提高电池的稳定效率，最大限度地降低成本都是研究硅基薄膜太阳电池的关键问题。由于非晶硅薄膜太阳电池的载流子寿命较短，为有效收集光生载流子，必须减小吸收层的厚度。减小厚度同时还能降低电池成本，减弱Steabler-Wronski 效应造成的性能衰减。然而较薄的吸收层厚度又无法充分吸收太阳光，为提高非晶硅薄膜的光吸收，必须引入一些光波长量级的微结构，利用其对光的散射、衍射等光学效应提高有效光程。

　　目前通常采用绒面的透明导电氧化物玻璃来制备p-i-n 电池以实现上述效果，但是n-i-p 结构的电池还没有一种成熟的制备微结构衬底的方法。前沿的研究中有不少报道采用光刻等半导体工艺在衬底上制备微纳结构来达到陷光的效果，也有采用自组装的纳米球二维光子晶体做模板结合刻蚀工艺制备图形化衬底的。这些研究都说明微结构衬底可有效提高n-i-p 电池的能量转换效率，但是其制备方法均限于较小的尺寸，并且成本较高，与薄膜太阳电池大规模、低成本的要求相悖。

　　本文报道了一种采用电化学的方法制备图形化金属衬底的方法，实验和模拟结果都表明该衬底可有效提高非晶硅薄膜太阳电池的光吸收，为实现高效率n-i-p 非晶硅薄膜太阳电池提供了一种大面积、低成本应用的新途径。

　　实验

　　实验中首先采用阳极氧化的方法在酸性溶液中对铝片进行氧化。调节氧化电压，可以得到具有不同孔间距的多孔阳极氧化铝（AAO）薄膜，AAO 薄膜的底部具有球形的阻挡层并在铝片上留下了凹坑状的图形。将AAO 薄膜选择性溶解之后，就得到了图形化的铝衬底。利用磁控溅射和PECVD 在该图形化铝衬底上制备了n-i-p 非晶硅薄膜太阳电池。电池的结构是Al/Ag/BZO/n-i-p a-Si:H/BZO。利用VarianCary 5000 紫外-可见-近红外分光光度计对电池的光学性质进行了测试，测试温度为25℃。利用有限时域差分法（FDTD）对电池的光学性质进行了模拟。

　　结果与讨论

　　图 1 是经过阳极氧化和选择性溶解AAO 薄膜之后的图形化铝片的扫描电子显微镜（SEM）图片，从中可以看到具有六边形边界的凹坑状的图形。通过控制阳极氧化时的电压，凹坑的平均尺寸被控制在大约500nm。在该衬底上沉积Al/Ag/BZO/n-i-p a-Si:H/BZO之后，每一层薄膜和电池表面都会沿袭这种凹坑状的形貌，其散射等光学作用能有效提高非晶硅薄膜太阳电池的光吸收。

图 1 图形化铝片的SEM图片