CN204332974U - 一种太阳能电池用金属电极 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能电池用金属电极，所述金属电极形成于聚光太阳能电池或者其它需要涂覆减反射膜的太阳能电池的表面，所述太阳能电池表面形成的金属电极的特征尺寸等于或者小于需要减反射的光波长，以在电极表面产生金属表面等离子体激元与光子相互耦合形成的混合激发态，以此完成对特定波长光的增透。本实用新型通过表面等离子体激元效应，显著提高光增透效果，从而整体提高太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池的技术领域，尤其是指一种太阳能电池用金属电极。
背景技术
风能、水能、地热、潮汐和太阳能等可再生能源成为21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。而可再生能源中太阳能作为一种新型、洁净、可再生能源，它的利用有两个方面：一个是将太阳能转化成热能，另一种即是利用半导体的光伏效应研制太阳能电池转化成电能，又称太阳能光伏技术，太阳能光伏技术中，三五族材料的薄膜聚光电池和晶硅电池等类别，为了尽量提高在基础结构材料上的太阳能转换效率，均会在电池表面覆盖一层减反射膜，用于吸收尽可能多的太阳光。减反射膜多为介质膜，根据减反膜的理论，对于特定膜系的减反膜来说，能起到减反射效果的波段往往有限，为了尽可能增加减反射波段。新技术路线主要有制备低折射率的纳米结构材料包括SiO2，TiO2纳米棒，蛾眼结构的SiNx纳米锥，纳米线，以及金属等离子体激元构成的陷光结构。所有这些新技术路线均是考虑其作为减反膜的单一功能而实现。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺点，针对常规减反膜有限的减反射波段及上述各种新的技术路线的情况，提供一种能显著提高聚光太阳能电池或者其它需要涂覆减反射膜的太阳能电池效率的金属电极，该金属电极通过表面等离子体激元效应，显著提高光增透效果。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种太阳能电池用金属电极，所述金属电极形成于聚光太阳能电池或者其它需要涂覆减反射膜的太阳能电池的表面，所述太阳能电池表面形成的金属电极的特征尺寸等于或者小于需要减反射的光波长，以在电极表面产生金属表面等离子体激元与光子相互耦合形成的混合激发态，以此完成对特定波长光的增透。
所述金属电极的占空比为4％～6％。
所述金属电极有一电流汇聚区，用于引导电池所产生的所有光生电流。
所述金属电极为梳状金属电极，包含有多条间隔均布的栅线，每条栅线上沿各自长度方向设置有多个间隔均布的圆形凸起，相邻栅线间的圆形凸起可以正对亦可以交叉互补，同时，该梳状金属电极还需要保持与相应电池结构所匹配的栅线电极占空比。
所述聚光太阳能电池或者其它需要涂覆减反射膜的太阳能电池为三五族材料的单结、双结及多结电池，或为需要涂覆减反射膜的硅材料电池。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本金属电极一方面在保持适合的占空比情况下起到汇聚电流的作用，一方面，它的最小特征尺寸等于或者小于需要减反射的光波长，以在电极表面产生金属表面等离子体激元与光子相互耦合形成的混合激发态，以此完成对特定波长光的增透，从而整体提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1为本实用新型所述金属电极的轴视图。
图2为本实用新型所述金属电极的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型所述的太阳能电池用金属电极是形成于聚光太阳能电池或者其它需要涂覆减反射膜的太阳能电池的表面，该种金属电极的特殊性体现在，它的最小特征尺寸等于或者小于需要减反射的光波长，以在电极表面产生金属表面等离子体激元与光子相互耦合形成的混合激发态，以此完成对特定波长光的增透，从而整体提高太阳能电池的光电转换效率。
所述金属电极的占空比仍然保持相应电池结构下的普通电极的最优化占空比，通常为4％～6％，该金属电极有一电流汇聚区，用于引导电池所产生的所有光生电流。
所述金属电极的图形可以为覆盖太阳能电池表面的任意几何图形，该电极材料为半导体工艺常用的金属电极。
所述金属电极的沉积方式包括有热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射及电镀。相应的图形形成方式包括电子束光刻、普通光刻等与特征尺寸对应的光刻工艺。
所述聚光太阳能电池或者其它需要涂覆减反射膜的太阳能电池为三五族材料的任意单结、双结及多结电池，或为需要涂覆减反射膜的各种形态硅材料电池。
下面我们结合附图1和附图2，对本实用新型所述的金属电极作具体说明，其情况如下：
如图1和图2所示，为用来吸收600-800nm光波段的GaAs单结电池器件，该电池由射极层1、基极层2、背场层3以及衬底4构成。该电池表面形成的金属电极为梳状金属电极，在电池镀膜前加工好电极结构，该梳状金属电极包含有多条间隔均布的栅线，每条栅线上沿各自长度方向设置有多个间隔均布的圆形凸起5，相邻栅线间的圆形凸起可以正对亦可以交叉互补，或其它任何为了产生金属表面等离子体激元与入射光子相互耦合的形式。该金属电极形成的图形的最小特征尺寸为需要减反射的光波长或者更小，以此来产生金属表面等离子体激元与入射光子的相互耦合，从而达到增透的目的。此外，该梳状电极图形同时还需要保持与该电池结构所匹配的栅线电极占空比，以达到不影响其它电池电特性的目的。而在本实施例中，该梳状金属电极最佳占空比为5.1％，为了提高所需波长的增透，在保持占空比不变的情况下，该梳状金属电极上的圆形凸起5的最小特征尺寸设计为直径600nm，由于会产生金属表面等离子体激元与入射光子的相互耦合，因而可以提高600nm波段光的吸收，最终提高了电池的光电转换效率。
以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种太阳能电池用金属电极，所述金属电极形成于聚光太阳能电池或者其它需要涂覆减反射膜的太阳能电池的表面，其特征在于：所述太阳能电池表面形成的金属电极的最小特征尺寸等于或者小于需要减反射的光波长，以在电极表面产生金属表面等离子体激元与光子相互耦合形成的混合激发态，以此完成对特定波长光的增透。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用金属电极，其特征在于：所述金属电极的占空比为4％～6％。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用金属电极，其特征在于：所述金属电极有一电流汇聚区，用于引导电池所产生的所有光生电流。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池用金属电极，其特征在于：所述金属电极为梳状金属电极，包含有多条间隔均布的栅线，每条栅线上沿各自长度方向设置有多个间隔均布的圆形凸起，相邻栅线间的圆形凸起可以正对亦可以交叉互补，同时，该梳状金属电极还需要保持与相应电池结构所匹配的栅线电极占空比。
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|---|---|---|---|---|
| CN104485366A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 瑞德兴阳新能源技术有限公司 | 一种太阳能电池用金属电极 |
| CN112968664A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-15 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种智能光谱匹配的太阳电池阵列 |
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