彩色太阳能电池及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能电池技术领域，具体地讲，涉及一种具有高色彩纯度、高转换效率的彩色太阳能电池及其制作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着光伏行业的不断发展，市场对光伏产品提出了更好的要求，不但要保证效率的不断提升，对太阳能电池的外观也提出了更苛刻的要求。目前建筑光伏一体化概念在光伏领域中得到了广泛认同，对于作为建筑材料的光伏产品，人们希望能够选择自己喜欢的颜色来装扮自己的建筑，彰显建筑的个性，这就要求太阳能电池有各种颜色以适应美观的要求。
[0003]由于其丰富的色彩外观，彩色太阳能电池兼顾了建筑美观与发电功能，有望与建筑结构实现更加完美的融合。在太阳能电池上实现彩色外观意味着可见光区域必须存在一定的光反射，势必会引起太阳能电池转换效率的降低。目前，彩色太阳能电池主要采用单层或多层减反射膜来实现起色彩调制，其通过调节减反射中心波长位置，引起反射光在光谱上发生改变从而获得不同的电池表面颜色。然而，由于反射光分布较宽、波谱选择性不高、可调制性差，且在可见光区外同样存在较大反射损耗，使得基于减反射膜结构的彩色太阳能电池存在色彩纯度较低和转换效率显著下降等问题。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有技术存在问题，本发明的目的在于提供一种色彩纯度较高且转化效率较高的彩色太阳能电池及其制作方法。
[0005]根据本发明的一方面，提供了一种彩色太阳能电池，包括背电极层、设置在背电极层上的活性层以及设置在活性层上的滤波层，其中，所述滤波层对电池表面的反射光在全色域内进行窄带调制，以使电池表面呈现出不同的颜色。
[0006]进一步地，所述滤波层包括具有低折射率的介质包层及设置在所述介质包层中的具有闻折射率的介质光極。
[0007]进一步地，所述介质光栅为条形光栅或孔阵光栅或点阵光栅。
[0008]进一步地，所述彩色太阳能电池还包括设置在所述活性层与所述滤波层之间的折射率匹配层，用于实现所述活性层与所述滤波层的光学阻抗匹配。
[0009]根据本发明的另一方面，提供了一种上述的彩色太阳能电池的制作方法，包括步骤:在活性层的下方形成背电极层；在活性层的上方形成滤波层；其中，所述滤波层对电池表面的反射光在全色域内进行窄带调制，以使电池表面呈现出不同的颜色。
[0010]进一步地，所述“在活性层的上方形成滤波层”的具体实现方式包括步骤:在活性层的上方形成下介质包层；在下介质包层上形成介质光栅；在介质光栅上形成上介质包层。
[0011]进一步地，在执行步骤“在活性层的下方形成背电极层”之前，所述制作方法还包括步骤:在活性层的上方形成折射率匹配层。
[0012]进一步地，所述“在活性层的上方形成折射率匹配层”的具体实现方式包括步骤:在活性层上形成第一介质膜层；在第一介质膜层上形成第二介质膜层；其中，第一介质膜层的折射率大于第二介质膜层的折射率。
[0013]进一步地，所述制作方法还包括步骤:在所述滤波层的上方形成透明保护层。
[0014]根据本发明的又一方面，提供了一种上述的彩色太阳能电池的制作方法，包括步骤:在透明保护层上形成滤波层；在滤波层上形成前电极层；在所述折射率匹配层上形成活性层；在所述活性层上形成背电极层。
[0015]进一步地，所述“在透明保护层上形成滤波层”的具体实现方式包括步骤:在透明保护层上形成介质光栅；在介质光栅上形成介质包层。
[0016]本发明的彩色太阳能电池及其制作方法，引入基于介质光栅的滤波层，通过调节介质光栅的排布周期使得太阳能电池表面反射光在全色域内得到高选择性的调制。由于显色反射峰分布较窄(半峰宽20?30nm)，且其他波段太阳光被电池理想吸收，因此在获得太阳能电池表面极高的色彩纯度的同时，使得其光电转换效率不发生显著下降。
【附图说明】
[0017]通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中:
[0018]图1是根据本发明的第一实施例的彩色太阳能电池的结构侧视图。
[0019]图2是根据本发明的第一实施例的介质光栅与介质包层的剖切俯视图。
[0020]图3是根据本发明的第一实施例的彩色太阳能电池与无滤波层的参照单晶硅太阳能电池的反射光谱图和吸收光谱图。
[0021]图4是根据本发明的第一实施例的彩色太阳能电池的制作方法的流程图。
[0022]图5是根据本发明的第二实施例的彩色太阳能电池的结构侧视图。
[0023]图6是根据本发明的第二实施例的介质光栅与介质包层的剖切俯视图。
[0024]图7是根据本发明的第二实施例的彩色太阳能电池与无滤波层的参照非晶硅太阳能电池的反射光谱图和吸收光谱图。
[0025]图8是根据本发明的第二实施例的彩色太阳能电池的制作方法的流程图。
[0026]图9是根据本发明的第三实施例的彩色太阳能电池的结构侧视图。
[0027]图10是根据本发明的第三实施例的介质光栅与介质包层的剖切俯视图。
[0028]图11是根据本发明的第三实施例的彩色太阳能电池与无滤波层的参照有机太阳能电池的反射光谱图和吸收光谱图。
[0029]图12是根据本发明的第三实施例的彩色太阳能电池的制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0030]以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0031]图1是根据本发明的第一实施例的彩色太阳能电池的结构侧视图。图2是根据本发明的第一实施例的介质光栅与介质包层的剖切俯视图。
[0032]参照图1，根据本发明的第一实施例的彩色太阳能电池包括背电极层110、设置在背电极层I1上的活性层120以及设置在活性层120上的滤波层130，其中，滤波层130对电池表面的反射光在全色域内进行窄带调制，以使电池表面呈现出不同的颜色。
[0033]背电极层110可采用具有优良的导电性的金属材料形成。例如，背电极层110可采用铝。
[0034]作为彩色太阳能电池的活性层120可采用单晶硅、砷化镓、磷化铟、锑化镓等材料形成。在本实施例中，活性层120采用单晶硅材料。
[0035]滤波层130包括介质包层131及设置在介质包层131中的介质光栅132。介质包层131可采用折射率为1.3至1.6之间的低折射率材料形成。例如，介质包层131可采用二氧化硅或氟化镁等。在本实施例中，介质包层131采用二氧化硅材料。
[0036]介质光栅132可采用折射率为1.8至2.4之间的高折射率材料形成。例如，介质光栅132可采用氮化娃、氮氧化娃、硫化锌、三氧化二招、氧化锌和二氧化钛的其中之一。在本实施例中，介质光栅132米用氮化石圭。
[0037]此外,介质光栅132的光栅周期可为280nm至500nm。在本实施例中，介质光栅132的光栅周期为360nm。
[0038]此外,介质光栅132的光栅高度可为50nm至150nm。在本实施例中，介质光栅132的光栅高度为120nm。为了能够完全将介质光栅132埋入介质包层131中，介质包层131的厚度为400nm至800nm。在本实施例中，介质包层131的厚度为740nm。
[0039]此外，介质光栅132的材料填充比为0.25至0.75。在本实施例中，介质光栅132的材料填充比为0.75。这里，需要说明的是，介质光栅132的材料填充比指的是介质光栅132的材料所占的面积与介质光栅132所覆盖的面积(即，活性层120上表面的表面积)的比。
[0040]此外，在本实施例中，介质光栅132可为条形光栅(图2中的a图)、