进步薄膜太阳能电池的功率办法有哪些？
下降硅太阳能电池本钱的办法之一是尽量削减高质量硅资料的使用量，如薄膜太阳能电池。不过这种太阳能电池的功率只抵达了约11-12%。研究人员们正在寻求进步其功率的办法。最近取得打破的技能有经过干法绒面优化上外表的结构和在外延层/衬底界面处刺进一个中心多孔硅反射镜。选用这两种方法可将太阳能电池的功率进步到约14%。
两种进步功率的技能
与根据体硅的太阳能电池比较，外延薄膜太阳能电池比较廉价。但现在外延薄膜太阳能电池的首要缺陷是它们的功率相对较低。已有两种技能标明能进步薄膜太阳能电池的功率。一是使用卤素原子等离子加工，优化上外表结构，另一种技能是在外延层/衬底界面处引进中心反射镜。优化的上外表结构兼有满意均匀光散射（朗伯折射，LamberTIan refracTIon）的要求和经过微量减除硅来下降反射（由于外延硅层已适当薄）两个长处。引进中心反射镜（多重布拉格反射镜）将低能光子的途径长度至少延长了7倍，终究大大进步了太阳能电池的功率。
低本钱太阳能电池
根据单晶或多晶体硅基底的硅太阳能电池是光伏商场的主体。但若悉数用高纯硅制造，出产这种太阳能电池十分耗能，而且比较贵重。为进一步 推进光伏工业的开展，应经过下降资料本钱来大力削减太阳能电池的出产本钱。
外延薄膜硅太阳能电池具有成为体硅太阳能电池的低本钱代替计划的潜力。与当时的体硅太阳能电池（200μm）比较，这种丝网印刷太阳能电池选用的衬底较廉价和有源硅层较薄（20μm）。这种低本钱衬底包含高掺杂的晶体硅晶圆（用冶金级硅或废料加工的纯洁硅）。用化学气相堆积法（CVD）在这种衬底上堆积一层外延有源硅薄层。
工业竞争力
外延薄膜硅太阳能电池的出产工艺与传统的体硅太阳能电池十分类似。因而，与其它薄膜技能比较，在现有的出产线中完成外延薄膜硅太阳能出产相对简单。不过，外延薄膜硅太阳能电池工业竞争力的首要不足之处在于，比起传统的体硅太阳能电池，薄膜硅太阳能电池的功率较低：这些电池的开路电压和填充因数能够抵达与体硅太阳能电池附近的水平，但由于存在光学活性薄层（与体硅厚度200μm比较，薄膜硅的活性层厚度仅20μm），光从外延层传输到衬底时，衬底质量较差引起光丢失，短路电流丢失，最多可高达7mA/cm2。
应战在于如安在功率和本钱之间取得完美的平衡，还须考虑大规模工业出产。本文介绍两种可延长光学途径长度并因而进步外延薄膜硅太阳能电池功率的技能：等离子绒面和在低本钱硅衬底与活性层的界面处刺进多孔硅反射镜。成果标明，这些办法可将外延薄膜硅太阳能电池的功率进步至14%左右。
上外表等离子绒面
经过处理太阳能电池活性层的上外表，外表光散射发生改变，然后影响太阳能电池的功能。意图是构成最抱负的上外表，100%漫反射（朗伯折射，表现出全散射）。此刻光子平均以60°的视点穿过活性层，使得传达途径长度增大两倍。也就是说，仅20μm厚的活性层的光学表现为40μm厚。
使用根据氟的等离子处理，仅会去除极少量的硅（仅1,75μm），就可取得表现出朗伯折射的抱负上外表。这关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适当薄（20μm）。除优化散射、进步电池功率外，等离子处理还能下降反射，完成歪斜光耦合和下降触摸电阻。这就将短路电流削减1.0到1.5mA/cm2，进一步将电池功率进步0.5到1.0%。
硅反射镜
进步外延薄膜硅太阳能电池功率的另一种方法是在活性层与低本钱衬底的界面处刺进一层多孔硅反射镜。该反射镜可下降长波长的光往衬底中的传达量。
实际上，使用电化学替换成长多孔和少孔薄层（一种多重布拉格反射镜，Bragg reflector）构成多孔硅叠层，制造反射镜，由四分之一波长规律界说替换层的厚度。外延成长活性层时，叠层中的多孔硅具有大大小小的空泛，重组为薄层，但仍坚持开始布局。这种结构已被证明是有用的反射结构。这种反射镜经过布拉格效应（惯例入射反射镜）或全内反射（光以大于临界角的入射角歪斜入射到反射镜）反射抵达界面处的光子。成果这些光子再次经过活性层。逃逸角（大部分反射光子，由于光已被散射）以外的反射光子抵达活性层的上外表，将被再次反射。因而延长了光学途径长度，进步了太阳能电池的功率。成果标明，在上外表完成完美的朗伯外表时，一个15层的多孔硅反射镜能够将光的传达途径长度进步14倍，意味着一个具有15μm活性层的外延薄膜硅太阳能电池将与210μm厚的体硅太阳能电池具有相同功能。
引进多孔硅反射镜可使内部反射率抵达80~84%，其间25%是由于存在布拉格效应自身（图2）。选用优化的反射镜规划能够进一步改善布拉格效应，优化反射镜使少孔层及多孔层的厚度随深度而改变（灵敏的多孔硅叠层），让反射镜的带宽增得足够大。使用这种灵敏的特别结构，低能光子的途径长度能够在现在的基础上进步7倍之多。在低本钱硅衬底上使用此反射层和丝网印制触摸制造的太阳能电池抵达了13.9%的高功率，而Jsc 为 29.6mA/cm2
