云南师范大学学报(自然科学版),2024,44(2):13-17https://qkgj.ynnu.edu.cnJournalofYunnanNormalUniversity(NaturalSciencesEdition)DOI:10.7699/j.ynnu.ns-2024-016GaAs太阳电池中减反射薄膜的梯度折射率调控*吴昊1,涂洁磊**1,杨宇羽2,谢雨岑1,杨艳云1,徐章洋1,张琪鑫1(1.云南师范大学云南省农村能源工程重点实验室,云南昆明6505002.官渡区第一中学,云南昆明650200)摘要:使用溶胶凝胶法制备了TiO2和SiO2两种材料,结合梯度折射率的结构设计将不同比例的TiO2/SiO2沉积在GaAs太阳能电池上实现宽带减反射效果,最终制备的6层减反射薄膜在200~1800nm的波长范围内平均反射率为8.7%,同时确定了300℃的退火温度和1000μm/s的提拉速度为制备薄膜的最佳工艺条件.关键词:溶胶凝胶;梯度折射率;宽带减反射膜中图分类号:O484.4+1文献标志码:A文章编号:1007-9793(2024)02-0013-051引言砷化镓太阳电池是目前广泛使用的空间物理电源,合理运用减反射薄膜可以进一步提高其转换效率[1].减反射薄膜主要通过调控纳米结构的大小、形状和分布来增强光在材料中的吸收和散射[2].有研究表明通过斜角沉积法制造了复杂的纳米结构薄膜使砷化镓太阳电池效率得到显著提升[3-5],但是这些研究所采用的制备方法复杂并且材料昂贵,溶胶凝胶法由于其设备简单、易于操作和成本效益被广泛采用,虽然溶胶凝胶法影响因素多,但具有较强的可控性,能够通过调节多种因素来控制薄膜的微观结构和性能[6].Abu-Shamleh等[7]模拟了立方、球形和金字塔形TiO2纳米颗粒对GaAs太阳能电池表面减反射效果的影响,结果表明:半径为25nm球形TiO2纳米颗粒可以达到较优的减反射效果,平均反射率约为9.2%.基于此本文采用溶胶凝胶法制备球形TiO2/SiO2纳米颗粒,SiO2因其低折射率和制备廉价的优势被用来调节复合材料的折射率[8],但是特殊的生长机制导致SiO2在热处理条件下难以形成有序晶体结构[9],因此本文重点研究了退火温度对TiO2晶型和光学性能影响.结合梯度折射率的设计原则,首先在GaAs基底上沉积与其折射率最接近的TiO2层,然后通过增加SiO2在TiO2中的比例降低复合材料折射率,并按照折射率梯度依次沉积,为确保折射率过度平滑,顶层使用了更接近空气折射率的空心SiO2层,最终得到了一种可应用于GaAs基底的6层超宽带减反射薄膜.2样品制备2.1药品及实验设备正硅酸乙酯(TEOS,≥98.6%)、钛酸丁酯(TBOT,≥99.0%)、氨水(NH3·H2O,25%~28%)、聚丙烯酸(PAA,Mw~3000)、硝酸(HNO3,65.0%~68.0%)和乙醇(EtOH,≥99.7%)均从阿拉丁公司购...
