100%地漫射（即 Lambertian 折射器）。这使得光子能够以 60°的平均角穿过有源层，使光程
长度增大为原来的

2 倍。换而言之，使 20 um 薄层的光学表现相当于 40um 厚的有源层。我们

发现，通过去除仅仅

1.75 um 的硅就可以获得这种全光散射。等离子体粗糙处理的优点很多，

包括更低的反射（从粗糙处理之前的

35%下降到 10%）、斜入射光耦合和更低的接触电阻

（因为硅衬底和银电极之间的接触面积更大）。我们观察到

1.0-1.5 的 Jsc 绝对增长，而效率

增加

0.5-1.0%。

　　第二项改进是通过引入多孔硅布拉格反射器来进行内部光捕获。为了降低长波长的光进
入到衬底的透射，在衬底和外延层之间的界面上放置一个中间反射器。这样一来，到达该界
面的光子就会被反射而第二次穿过有源层。由于光在进入电池的瞬间就开始漫射（这是由等
离体粗糙处理的

Lambertian 特性所决定的），很大比例的光子会以大于逃逸角的角度打在

前表面上。因此，大部分的光子会再次向内反射而第三次穿过有源层。这种情况不断地重复，
使得光子有可能多次穿越外延层（图

1）。

　　在实践中，
这种反射器是
通过电化学生
长孔隙率高低
交替变化的多
孔硅叠层（多
重布拉格反射
器）来制作的。
在外延生长有
源层的过程中，
多孔硅叠层自
动转变成包含
不同尺寸大小
的孔洞的交替
层（图

4）。

这种结构已经
被证明是一种理想的基于构造干涉的反射器。对于一个

15 层的多孔硅叠层，计算表明光程

长度增大为原来的

14 倍。也就是说，15 um 薄层的光学表现相当于厚度为 210um 的硅层。

　　为了验证这两种改进方法的有效性，在三种不同的载体衬底上制作表面积为

18 cm2 的

外延电池。在作为验证概念的单晶硅衬底上，电池的效率提高到

13.8%，填充因子达到

77.8%，这表明使用重组织多孔硅叠层不存在电导问题。而在低质量的硅衬底上获得的实验
结果略低，效率是

13.5%，填充因子为 77.7%。对于多孔硅而言，在多晶衬底上生长的外延

层质量较差，这个事实可以解释性能下降的原因。目前正在优化工艺，在不久的将来有望获
得更高效率的增益。

　　多晶硅薄膜的改进