《涨知识啦39》-太阳能电池的光损耗

太阳能电池作为实现光-电转换功能的器件，对太阳光的吸收能力是影响器件性能的关键因素之一。光损耗的大小会严重影响太阳能电池对太阳光的吸收能力，并直接决定了器件短路电流的大小。因此，为了帮助大家设计出更高性能的太阳能电池，图1归纳总结了关于太阳能电池的光损耗问题，为如何降低光损耗提供了解决方案：

图 1 光损失来源

1. 顶部接触电极对吸光面积的影响。可以通过减小电极尺寸来保证足够的吸光面积，但是同时会增加串联电阻，从而降低短路电流。

2. 增加抗反射图层来提高器件的吸光能力。通过在器件表面增加抗反射图层，减小入射光在器件表面的反射，从而提高器件的光吸收能力。

3. 通过表面粗糙化处理等方式来减小器件表面的反射。

4. 选取合适的太阳能电池的厚度。当太阳能电池的厚度增加时，太阳能电池可更加充分地吸收太阳光。但值得注意的是，如果器件过厚，部分光生载流子距离节区过远，甚至超过其扩散长度时，则这部分光生载流子无法对短路电流做出有效贡献。

5. 结合表面粗糙化和光限制作用来增加太阳光在器件内部的光程长度。通过改变光在太阳能电池中的传播角度来实现光限制作用，比如使光入射到一个有角度的表面上，这种有角度的粗糙表面不仅会减少反射，而且还会将光限制在器件内，从而实现长于器件物理厚度的光程长度，达到高效光吸收的目的。

参考文献：《Physics of Solar Cells》，Peter Würfel and Uli Würfel，Wiley-VCH，3rd Edition