浅谈太阳能与减反射膜

减反射膜原理
如图所示，如果在硅的表面制备一层透明的介质膜， 由于介质膜的两个界面上的反射光相互干涉，可以 降低反射率。 此时反射率由下式给出：
r12 r22 2r12 r22 cos R 1 r12 r22 2r12 r22 cos
（2.2）
式中，r1、r2分别是外界介质－膜和膜－硅界面上 的菲涅尔反射系数；Δ 为膜层厚度引起的相位 角。 它们可分别表示为： n n n nsi r1 0 r2 (2.3) (2.4) n0 n n nsi
浅谈太阳能与减反射膜
2016年10月
目录
1
为什么使用太阳能
2
减反射膜原理
世界能源消费结构
传统化石能源的应用对全球环境、气候的影响
温室效应
温室效应
可再生能源种类
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

4
0
nd
(2.5)
其中，n0、n 和nsi分别为外界介质、膜层和硅的折射率，λ0是入射光的波长，d 是膜层的实际厚度，nd 为膜层的光学厚度。
减反射膜原理 当波长 0 为的光垂直入射时，如果膜层光学厚度为 0 的四分之一， 即 nd 0 4 ，则由式(2.1)可得
2
n n0 nsi R0 2 n n n 0 si
减反射膜作用 通俗的讲，就是消除或减少器件 表面光的反射，从而增加光的透 过率。
减反射膜作用 通常情况下，裸硅表面的反射率相当大，可将入射太阳光的30%以上反射掉。 为了最大限度的减小正面的反射损失。 传统上，主要采用以下两种方式： 1.表面采用凹凸不平的结构。
各种电池的表面结构
减反射膜作用 2.在电池表面镀上一层或多层光学性质相匹配的减反射膜。
主要思路是太阳能发电。 主要包括两大方面：1.光伏发电 2.光热发电
光热发电：通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集 装置内的传热介质（液体或气体），形成蒸汽带动发电机发电。 光伏发电：利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技 术。
光热发电
光伏发电
各类太阳能的电池的特点比较
以硅为基体的减反射涂层结构
减反射膜原理 垂直入射时，硅片表面的反射率R为
n n R si o 2 nsi no
（2.1）
nsi
为硅的折射率
no 为外界介质的折射率。
在真空或大气中，如果硅表面没有减反射膜，长波范围(1.1μ m)入射光损失 总量的34%，短波范围(0.4μ m)为 54%。即使在硅表面制作了绒面，由于入射 光产生多次反射而增加了吸收，但也有约11%的反射损失。
目前主要的减反射膜材料
主要的减反射膜材料及其折射率
可再生能源种类
可再生能源种类
可再生能源种类
可再生能源种类
可再生能源种类
类别 投资/ 亿美元 比例/%
太阳能 1470 56.98
风力 840 32.56
生物质 生物燃料 小水力 地热 110 4.26 70 2.71 60 2.33 30 1.16
优点： 1.储量大。 2.时间长。 3.无污染。
缺点：1.不稳定。 2.能流密度低。 3.成本高和效率低。
太阳能的利用
2
源自文库
（2.6）
为了使反射损失减到最小，即希望， R
0
0 应有：
n n0 nsi
（2.7）
减反射材料的选择
1.透明度：在给定光谱范围内有尽可能高的透明度。
2.折射率：基于一定的理论计算，确定相匹配的折射率。
3.机械牢固度：取决于薄膜的机械强度，薄膜的应力和其对基底的吸附力。
4.稳定性：结合不同的使用环境，是薄膜具有不同方面的稳定性。