盖已经完全覆盖圆柱形空腔，伞柄占据了圆柱形空腔的部分位置。从几何光学的角度看，当圆柱形空腔被遮住时，透过的光应该是减少，甚至是完全不透光(假设光是垂直照射到受光面上)。而透过本发明所设计的新结构，光的透过率不仅没有减小，反而大大增加了，当没有伞柄时，透过率大约为64%，增加伞柄即减小了透光圆柱形空腔的面积后，透过率反而上升。
[0018]现有太阳能栅极大多为丝网印刷制成，栅极部分为整片金属，完全不透光，利用具有伞状塞的亚波长增透结构，将栅极做成透光性能较好的部分，则能提高光电转换率。由于增加了伞状塞，由严格的仿真结果可知，本发明的增透结构具有如下优点:
1、透过率相比无伞柱(透过率64%)提高了20%左右；
2、金属体积增加，提尚了导电率；
3、周期性重复结构，圆柱状小孔及金柱，易于加工。
[0019]将该结构用于太阳能电池栅极，用透光性较高的该结构代替完全不透光的金属条，提尚入射光的面积，从而提尚光电转换率。
【附图说明】
[0020]图1:本发明的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极的一个金属伞状塞的结构示意图。
[0021]图2:太阳能电池栅极的俯视图。
[0022]图3:孔半径与最大透射峰(波长与透射率)的关系。
[0023]图4:金膜厚度与最大透射峰的关系。
[0024]图5:顶部“伞盖”与最大透射峰的关系。
[0025]图6:本发明的具有伞状塞的亚波长增透结构在透射光峰值处的场分布图。
【具体实施方式】
[0026]实施例一
一种具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，太阳能电池栅极的上部为二氧化娃基底1，在所述的二氧化娃基底I上设有二氧化娃凸起2，所述的二氧化娃凸起2是空心圆柱形，内部为圆柱形空腔3 ;除了二氧化硅凸起2部位，二氧化硅基底的其他位置的上表面都附着有金属膜4 ;在太阳能电池栅极上还设有金属伞状塞5，所述的金属伞状塞包括伞柄51和伞盖52，所述的伞柄位于二氧化硅凸起的圆柱形空腔内。太阳能电池栅极上分布有多个金属伞状塞，俯视时为200nm*200nm的周期性二维阵结构。所述的金属膜的厚度小于二氧化硅凸起的高度。所述的伞柄半径为圆柱形空腔的半径的一半。所述的金属膜的厚度为30nm。所述的二氧化娃凸起的高度为40nm，所述的圆柱形空腔的半径为35nm。所述的伞柄高40nm，半径25nm。所述的伞盖高40nm，底面为半径为70nm的圆形。所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极的最大透射率可达87%。
[0027]实施例二
采用纳米压印技术，用计算机程序控制的电子束直接写入纳米压设备，制备所设计图案的压印版，先制备除二氧化硅凸起和伞状塞以外的金属膜部分的模板，后制备二氧化硅凸起的模板，再制备单独的伞状塞模板，然后将图形转印到涂在基底上的光刻胶上，最后通过离子铣削刻蚀到衬底上，形成一种具有伞状住的亚波长伞状增透太阳能电池栅极结构。
[0028]实施例三
首先通过计算机控制的电子束曝光技术制作具有设计图案的掩膜版，利用光刻技术通过掩膜曝光将图形转印到涂在基片上的光刻胶上，再通过离子束刻蚀将光刻蚀胶图案逐层转移，形成一种具有伞状塞的亚波长周期增透结构。
【主权项】
1.一种具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:太阳能电池栅极上设有金属伞状塞的亚波长增透结构；太阳能电池栅极的上部为二氧化硅基底，在所述的二氧化硅基底上设有二氧化硅凸起，所述的二氧化硅凸起是空心圆柱形，内部为圆柱形空腔；除了二氧化硅凸起部位，二氧化硅基底的其他位置的上表面都附着有金属膜；金属伞状塞的亚波长增透结构包括伞柄和伞盖，所述的伞柄位于二氧化硅凸起的圆柱形空腔内。
2.如权利要求1所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:太阳能电池栅极上分布有多个金属伞状塞，俯视时为200nm*200nm的周期性二维阵结构。
3.如权利要求1所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:所述的金属膜的厚度小于二氧化硅凸起的高度。
4.如权利要求1所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:所述的伞柄半径为圆柱形空腔的半径的一半。
5.如权利要求1所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:所述的金属膜的厚度为30nm，所述的二氧化娃凸起的高度为40nm，所述的圆柱形空腔的半径为35nm。
6.如权利要求1所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:所述的伞柄高40nm，半径25nm。
7.如权利要求1所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:所述的伞盖高40nm，底面为半径为70nm的圆形。
8.如权利要求1所述的具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其特征在于:最大透射率可达87%。
9.一种具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极的制作方法，其特征在于:采用纳米压印技术，用计算机程序控制的电子束直接写入纳米压设备，制备所设计图案的压印版，先制备除二氧化硅凸起和伞状塞以外的金属膜部分的模板，后制备二氧化硅凸起的模板，再制备单独的伞状塞模板，然后将图形转印到涂在基底上的光刻胶上，最后通过离子铣削刻蚀到衬底上，形成一种具有伞状住的亚波长伞状增透太阳能电池栅极结构。
10.一种具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极的制作方法，其特征在于:首先通过计算机控制的电子束曝光技术制作具有设计图案的掩膜版，利用光刻技术通过掩膜曝光将图形转印到涂在基片上的光刻胶上，再通过离子束刻蚀将光刻蚀胶图案逐层转移，形成一种具有伞状塞的亚波长周期增透结构。
【专利摘要】本发明提供一种具有伞状塞的亚波长增透结构的太阳能电池栅极，其结构为，太阳能电池栅极的上部为二氧化硅基底，在所述的二氧化硅基底上设有二氧化硅凸起，所述的二氧化硅凸起是空心圆柱形，内部为圆柱形空腔；除了二氧化硅凸起部位，二氧化硅基底的其他位置的上表面都附着有金属膜；在太阳能电池栅极上还设有金属伞状塞，所述的金属伞状塞包括伞柄和伞盖，所述的伞柄位于二氧化硅凸起的圆柱形空腔内。本发明将伞状塞的结构用于太阳能电池栅极，用透光性较高的该结构代替完全不透光的金属条，提高入射光的面积，从而提高光电转换率。
【IPC分类】H01L31-054, H01L31-18, H01L31-0224
【公开号】CN104779306
【申请号】CN201510189172
【发明人】刘友文, 薛惠丹, 吴彤, 王吉明
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月21日