如何减少太阳能电池入射光在电池器件中的反射

在太阳能电池中，如何减少入射光在电池器件中的反射是研究人员工作的重点之一。在平面钙钛矿太阳能电池器件中减少反射损失的一种常见方法是沉积折射率在1.3到1.4之间的单层抗反射涂层（ARC），通常选择的材料是氟化镁（MgF2)。然而，在应用了抗反射涂层后仍然保留钙钛矿的形貌仍然是一个主要的挑战。

来自华沙大学（University of Warsaw）和弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy System）ISE的研究人员利用辊子纳米压印技术，首次将蜂窝状纹理的SU-8光刻胶层应用于平面钙钛矿太阳能电池上，减少了反射损失。

（a） 平面钙钛矿太阳能电池器件（未表面修饰）与应用MgF2层或蜂窝纹理应用之后的方案 （b）制备蜂窝绒面后具有四个活性电池区域的器件图

为了制备蜂窝状纹理的绒面结构，研究人员利用了热辅助紫外辊纳米压印光刻技术（TUV-Roller-NIL），基于TUV-Roller-NIL制造蜂窝纹理的工艺链可以分为以下四步：

(1)将液体PDMS分配到金属模具上并压下

(2)将固化的印章从模具中分离，获得模具底片结构

(3)在衬底上旋涂SU-8光刻胶，光刻胶厚度约为5μm，然后将制备的样品置于TUV-Roller-NIL系统中，加热至90°C，使热塑性光致抗蚀剂变得可成形。

(4)在紫外光照下使用模具将SU-8抗蚀剂的结构印迹

(5)在衬底上复制蜂窝结构；

（a）基于TUV-Roller-NIL的工艺链条（b)复制蜂窝图案的扫描电镜图像：横截面、倾斜视图和俯视图

后续研究通过反射光谱的比较、电池器件的性能表征以及光学模拟表征，研究人员证明TUV-Roller-NIL工艺链条不会恶化钙钛矿太阳能电池器件的性能。这种或类似的结构从未直接应用于钙钛矿太阳能电池，而且尚未有像TUV-Roller-NIL这样的可扩展工艺。该方法有着未来应用于钙钛矿-晶硅叠层的电池的前景。

编辑：黄飞