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文档简介

仿叶子表面结构薄膜的制备及其光伏效应研究随着目前能源危机及环境污染的加剧,清洁的、无污染的、可再生的太阳能的应用,对解决能源危机和污染具有显著的意义,太阳能应用是清洁能源发展的主要方向之一。提高太阳能的利用效率是太阳能应用的主要任务,相关研究证明减反结构有效提高太阳能器件的效率。受到自然界中植物叶片表面结构的疏水及光学特性启示,本文主要研究仿植物叶片表面结构,制备出具有减反射和自清洁性能光学薄膜,达到增加硅太阳能电池的效率的目的。仿植物叶片表面结构的制备工艺采用双转移法,在硅基太阳能电池表面制备出具有仿植物叶片表面结构的减反薄膜,具体工艺流程为:将聚二甲基硅氧烷均匀浇注在植物叶子的表面,得到具有PDMS仿植物叶片的反模结构,再利用NOA63型光刻胶在光滑硅片上织构出具有植物叶片结构的减反薄膜。采用扫描电镜分析仿叶片表面结构形貌;采用接触角测试仪检测仿叶子结构薄膜的润湿角;采用透光率雾度仪、紫外红外分光光度计检测仿叶片表面结构的光学特性,研究仿叶子薄膜的透射、反射率、散光度;采用电化学工作站检测仿生减反膜对太阳能电池功率的影响;采用蒙特卡洛法模拟计算仿生减反膜的光学特性。结果表明:双转移法可以在硅片表面制备出具有仿植物叶片表面微纳结构薄膜;仿叶片结构薄膜具有高达92%的雾度率,仿生表面结构的雾度率是由微平凸镜改变光线路径导致;与光滑薄膜相比,具有荷叶表面结构的仿生薄膜的硅片表面对太阳光的反射从35%下降至20%,有效提高硅太阳电池的效益;仿叶片结构的润湿角最高达150°,较大接触角的仿生结构使电池具有自洁性能,减少污物对电池吸光率的影响;时域有限差分法(FDTD)光学理论计算结果表明,微纳结构是导致仿叶片薄膜的高光学特性的主要原因;采用仿生

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