製備抗反射光學膜之矽晶太陽能電池研究

Abstract

此次研究主要分為兩大部份，第一部份為選用製備矽晶太陽能電池外部抗反射材料作為光學膜使用，針對三種不同的高分子材料來測試其光學性質與聚光抗反射能力，並且討論其材料的適用性與光學特性，其中最重要的是此高分子材料必須要有高透光性及材料的折射率匹配問題，並且同時須具備有耐熱、耐低溫、抗濕及耐候性，對太陽能電池元件也必須要有良好的接著性。最後我們選用polydimethylsiloxane(PDMS)、ethylene-vinyl acetate(EVA)、以及UV膠(UV glue)高分子封裝材料來製備光學膜。 第二部份是在太陽能電池表面的表面上製作微米結構去探討其結構特性，利用常見的LCD/LED面板或手機螢幕背光模組中的增亮膜(Brightness enhanced film BEF)，藉由軟微影技術來取得增亮膜上的規則稜鏡(prism lens)微米結構，將17um、23um和48um的增亮膜稜鏡結構，取得具有高透光性並由PDMS翻製不同尺寸與結構的透明PDMS母膜，利用PDMS母模為基礎與不同的轉印技術，進而轉印出各種具有不同光學膜材料的稜鏡結構。當光進入含有微米結構的薄膜，使光反射下降進而提升電流密度(Jsc)，經由三種不同材料而翻製成透明薄膜後當作聚光層，轉印於太陽能電池元件上。 另外在之後為了探討光學膜的實用性，我們使用市售太陽能電池元件來當作第二測試元件，並且預期市售元件添加我們自製的光學薄膜可以有效的提升電流密度(Jsc)，進而使電池元件效率提升。 最終由量測分析結果得知開路電壓(Voc)維持在0 53 V，填充係數(FF) 維持在0 70~0 71，主要短路電流密度(Jsc)的提升最多可由22 29 mA/cm2提升到24 8 mA/cm2，因此光電轉換效率亦從8 3%增加至8 8~9 3%；而市售元件最終量測分析結果得知開路電壓(Voc)維持在0 59 V，填充係數(FF) 維持在0 71~0 73，主要短路電流密度(Jsc)的提升最多可由36 4 mA/cm2增加到38 8mA/cm2，因此轉換效率亦從15 5%增加至16~16 6%。

Date of Award	2014 Jul 21
Original language	Chinese
Supervisor	Chie Gau (Supervisor)