嵌段共聚物薄膜辅助太阳能电池表面抗光反射纳米阵列结构的制造基础研究

降低太阳能电池中光伏功能材料表面的光反射是提高太阳能电池效率的有效途径之一。与传统抗光反射膜（亦称为减反射膜）相比较，光伏功能材料表面纳米阵列结构具有较强的宽波段抗光反射性能。本研究项目以具有纳米阵列结构的嵌段共聚物薄膜为基础，通过湿法化学降解、反应性离子腐蚀、离子铣削等化学、物理、机械多种过程相结合的方法，在硅、碲化镉和铜铟镓硒等光伏功能材料表面制造形貌和尺寸可控的、排列有序的抗光反射纳米阵列结构。将力争发掘并解决嵌段共聚物薄膜辅助下光伏功能材料表面抗光反射纳米阵列结构制造过程中的基础科学问题和关键技术难题，开辟太阳能电池表面宽波段抗光反射纳米阵列机构的规模化制造的新途径，为高高效太阳能电池的制造提供必要的技术支撑。并通过理论模拟与实验相结合的方法研究所制造出的纳米阵列结构与其光学和光伏特性之间的关系，揭示表面纳米阵列结构抗光反射的本质。

本项目针对软模板法在太阳能电池表面制造抗光反射纳米阵列结构过程中存在的阵列结构多变、可重复制造性差等基础科学和技术问题，以聚苯乙烯-b-聚乳酸（PS-b-PLA）嵌段共聚物薄膜为基础，研究了旋涂在硅等光伏功能材料表面的PS-b-PLA薄膜中纳米有序结构的可控组装，获得了具有纳米柱状形貌的薄膜；探索了利用湿法化学刻蚀、反应性离子刻蚀、离子铣削等多级刻蚀技术可控降解聚乳酸纳米柱状结构的方法，制备出了具有纳米孔状结构的聚苯乙烯薄膜，并对其孔状结构的梯度形貌进行了详细的分析和表征。以所制备的孔状聚苯乙烯为模板，再辅以超薄金属铬沉积层的保护，利用多组分等离子体刻蚀技术和最终的模板清洗（除）技术，在硅基底表面成功制备出了纳米孔和纳米柱阵列结构。通过光纤反射率仪测试和分析发现，上述纳米孔和柱阵列结构均具有优良的抗光反射（陷光）性能。本项目的顺利实施为后续大面积制造抗光反射纳米阵列结构奠定了基础，也有助与进一步深入研究表面纳米阵列结构的光学性质。