background image

7mA/cm2。

  挑战在于如何在效率和本钱之间获得完美的平衡,还须考虑大规模产业生产。本文介绍
两种可延长光学路径长度并因此进步外延薄膜硅太阳能电池效率的技术:等离子绒面和在
低本钱硅衬底与活性层的界面处插进多孔硅反射镜。结果表明,这些措施可将外延薄膜硅太
阳能电池的效率进步至

14%左右。

  上表面等离子绒面

  通过处理太阳能电池活性层的上表面,表面光散射发生变化,从而影响太阳能电池的
性能。目的是形成最理想的上表面,

100%漫反射(朗伯折射,表现出全散射)。此时光子均

匀以

60°的角度穿过活性层,使得传播路径长度增大两倍。也就是说,仅 20μm 厚的活性层

的光学表现为

40μm 厚。

  利用基于氟的等离子处理,仅会往除极少量的硅(仅

1,75μm),就可获得表现出朗伯

折射的理想上表面。这对于外延薄膜硅太阳能电池极为重要,由于这种类型的太阳能电池的
活性层相当薄(

20μm)。除优化散射、进步电池效率外,等离子处理还能降低反射,实现倾

斜光耦合和降低接触电阻。这就将短路电流减少

1.0 到 1.5mA/cm2,进一步将电池效率进步

0.5 到 1.0%。

  硅反射镜

  进步外延薄膜硅太阳能电池效率的另一种方式是在活性层与低本钱衬底的界面处插进
一层多孔硅反射镜。该反射镜可降低长波长的光往衬底中的传播量。

实际上,利用电化学交替生长多孔和少孔薄层(一种多重布拉格反射镜,

Braggreflector)

形成多孔硅叠层,制作反射镜,由四分之一波长定律定义交替层的厚度。外延生长活性层时,
叠层中的多孔硅具有大大小小的空洞,重组为薄层,但仍保持最初布局。这种结构已被证实
是有效的反射结构。这种反射镜通过布拉格效应(常规进射反射镜)或全内反射(光以大于
临界角的进射角倾斜进射到反射镜)反射到达界面处的光子。结果这些光子再次通过活性层。
逃逸角(大部分反射光子,由于光已被散射)以外的反射光子到达活性层的上表面,将被
再次反射。因此延长了光学路径长度,进步了太阳能电池的效率。结果表明,在上表面实现