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【机工课堂】：晶体硅太阳电池制造技术-减反及陷光原理 导语：目前晶体硅太阳电池在整个太阳电池产业中仍旧占据着90%的市场份额，而且其成本和价格一直在大规模的下降，表明该种太阳电池仍具有强劲的竞争力。晶体硅太阳电池的产业化技术已经日趋成熟，但是仍不断有新的技术被开发出来，并被引入到产业中来，这就使得晶体硅太阳电池的制造工艺不断地创新和发展。接下来几期的读书活动，我们将从不同的技术细节，讲解太阳电池制造技术，希望能对您有所帮助。降低硅片表面对入射光的反射可以提高对入射光的利用率，降低电池片厚度，提高电池效率。降低反射率的方法有两种：一种是制备减反射膜，利用1/4波长原理，沉积一层或多层光学薄膜；另一种是将平整的硅片表面织构化，在前表面实现一定形状的几何结构。硅片表面织构化的方法有多种，如机械刻槽、化学腐蚀和等离子体刻蚀等。图1从二维结构说明了典型的金字塔结构的减反作用。垂直入射到硅片表面的光线落在了a点。大约70%的入射光线进入了硅体内，剩余的部分被反射出去。然而，由于硅表面已经有了结构，反射的光线再次落在了硅表面b上，有了第二次进入硅体内的机会。通过这样的原理，入射到硅片表面的光增加了进入硅体内的机会，降低了反射率。光线“撞击”硅片表面的次数取决于沟槽结构与硅片表面所成的夹角。有分析认为，角介于3054时，入射光能有两到三次的撞击次数。如果只有两次撞击机会，光线到达b点经反射后将离开硅片表面，如图2-1所示。然而，在实际的晶体硅电池应用中，封装的玻璃将帮助这种逃逸出的光线再次经反射后返回到硅片表面。对晶硅太阳电池的研究分析表明：减小硅片的厚度，能有效减小载流子复合速率从而获得更高的开路电压。但是由于晶体硅对入射光的吸收系数较低，减小硅片厚度后，硅片对太阳光的吸收会变少，从而造成电池短路电流的减小。每次当光线穿过硅片，就会有部分光线从硅的上表面或下表面透出去。因为完全吸收入射光所需的路径往往大于硅片的实际厚度。为了提高入射光在硅片体内的实际路径长度，光陷阱概念被提出来以增加光的有效光程。Green等人研究了不同绒面结构的光陷阱特性，分别是朗伯面、砖砌结构倒金字塔、随机金字塔及规则倒金字塔结构（见图2）。研究结果认为在衬底下表面平整的情况下，上表面金字塔结构相比朗伯面结构具有较差的陷光效应。这是由于很大比例的光线，在第一次穿过电池时，被从背表面反射到金字塔的某一面上，然后直接逃逸出硅体外。如果金字塔大小非常一致且排布规则，那么这种比例将非常高。随机排布的金字塔要好些。砌砖结构的倒金字塔效果更好，但制备成本更高。对随机朗伯面而言，硅片的单面还是双面制备成朗伯面对光陷阱效果影响不大；但是对于金字塔结构，双面同时制备了随机或规则金字塔相比单面情况，所捕
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