光伏材料的角度分辨反射/透射分析

光学镀膜材料在太阳能行业应用广泛：
 

由化学气相沉降法生成的氧化锌涂层，自然形成金字塔形表面质地，在薄膜太阳能电池领域被用于散射太阳光。
 

将不同折射系数的高分子材料排列组成的全息滤光镜，将太阳光在空间上分成不同颜色的色带（棱镜一样），将不同响应波长的光伏电池调到每个波长的焦距处，从而形成一种新型的多结太阳能电池。
 

位于硅太阳能电池前部的纳米圆柱形硅涂层起米氏散射的作用，因此增加了在更宽入射角范围和偏振情况下的光被太阳能电池的吸收。
 

 

曲面型光电模块的渲染和原理图。3M 可见镜膜能够使模块在可见光区表现为镜像，而在近红外光区变为黑色。
 

对于所有的光学涂层——特别是那些非垂直角度接收阳光或者阳光入射的涂层，表征波长、角度和偏振测定的反射和入射就尤为关键。
 

PerkinElmer 公司的自动化反射/透射附件 ARTA，可以测定任何入射角度、检测角度、S 和 P 偏振光在 250-2500nm 的范围内的谱图，从而告诉我们：所有的入射光都去哪儿啦？
 

装备了 ARTA 的 LAMBDA 紫外/可见/近红外分光光度计
 

样品

3M 可见光镜膜：吸收紫外光，反射可见光，透过红外光。
 

仪器

PerkinElmer 公司的 LAMBDA1050+紫外/可见/近红外分光光度计。
 

150 mm 积分球，Spectralon 涂层积分球包含硅和 InGaAs 检测器，检测样品 200-2500nm 的范围内的总透射谱和总反射谱。
 

 

装备了 150 mm 积分球的 LAMBDA 紫外/可见/近红外分光光度计
 

ARTA，配备 PMT 和 InGaAs 检测器的积分球（60 mm），能在水平面上围绕样品旋转 340°，进行角度分辨测量。
 

 

3M 薄膜固定在 ARTA 样品支架上的照片
 

实验结果
 

 

用 150 mm 积分球附件测量的 3M 薄膜的总反射和总透射谱图。薄膜在 750nm 附近具有预期的突变，在此处有将近 100% 的可见光反射率和约 90% 的红外光透射率。
 

 

3M 薄膜对于 s（左图）和 p（右图）偏振光的角度分辨反射谱图。对于所有的偏振情况，直至 50˚的范围内反射到透射的转变都很急剧，但是有轻微的蓝移。对于入射角在约 50˚以上的情况，s 偏振光的转换终止，并且薄膜开始失去对光谱的分光功能。这种情况的一个明显后果就是在冬天或者纬度高于 30˚的区域的夏季月份，曲面型光电镜片的工作效率都很低。
 

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