Double-layer ITO/Al back surface reflector for single-junction silicon photoconverters

Abstract

It has been shown that to increase the efficiency and manufacturability of single-crystal silicon photovoltaic solar energy converters (Si-PVC) with 180-200 μm thick base crystals having a polished photoreceiving surface and double-layer back surface reflector (BSR) consisting of a transparent oxide and aluminum layers, a conductive transparent indium-tin oxide (ITO) layer of 0.25 μm interference thickness is to be used as the nonmetallic BSR layer. It provides the ITO/Al BSR reflection coefficient in the range of 85 < R < 96 % for solar radiation photoactive component incident the Si-PVC back surface at substantially zero contribution of ITO layer resistance to the device series resistance. In the case of Si-PVC with inverted pyramid type texture of crystal photoreceiving surface at which the specificity of light distribution in the crystal causes total reflection of radiation from Si/ITO interface, the ITO layer thickness should be experimentally optimized in the 1-2 μm range independently of base crystal thickness to minimize the photoactive radiation losses and ITO layer resistance.

Показано, що для підвищення ефективності роботи і технологічності виготовлення монокристалічних кремнієвих фотоелектричних перетворювачів (Sі-ФЕП) сонячної енергії з товщиною базових кристалів 180+200 мкм, які мають поліровану фотоприймальну поверхню та двошаровий тильно-поверхневий рефлектор (ТПР), що складається з шарів прозорого оксиду та алюмінію, необхідно в якості неметалічного шару ТПР використовувати провідний прозорий шар із індій-олов'яного оксиду (ІТО) з інтерференційною товщиною 0.25 мкм. Це забезпечує коефіцієнт відбиття ІТО/АІ ТПР у межах 85 < R < 96 % для фотоактивної компоненти сонячного випромінювання, що падає на тильну поверхню Sі-ФЕП, при практично нульовому внеску опору шару ІТО у послідовний опір приладу. У випадку Sі-ФЕП з текстурою фотоприймальної поверхні кристала типу інвертованих пірамід, при якій специфіка поширення світла у кристалі обумовлює реалізацію ефекту повного внутрішнього відбивання випромінювання від границі розділу Sі/ІТО, для мінімізації втрат енергії фотоактивного випромінювання та опору шару ІТО його товщину слід експериментально оптимізувати у межах значень 1+2 мкм незалежно від товщини базового кристала.

Показано, что для повышения эффективности работы и технологичности изготовления монокристаллических кремниевых фотоэлектрических преобразователей (Si-ФЭП) солнечной энергии с толщиной базовых кристаллов 180+200 мкм, имеющих полированную фотоприемную поверхность и двухслойный тыльно-поверхностный рефлектор (ТПР), состоящий из слоев прозрачного оксида и алюминия, необходимо в качестве неметаллического слоя ТПР использовать проводящий прозрачный слой из индий-оловяного оксида (IТО) с интерференционной толщиной 0.25 мкм. Это обеспечивает коэффициент отражения IТO/AI ТПР в пределах 85 < R < 96 % для поступающей на тыльную поверхность Si-ФЭП фотоактивной компоненты солнечного излучения при практически нулевом вкладе сопротивления слоя IТО в последовательное сопротивление прибора. В случае Si-ФЭП с текстурой фотоприемной поверхности кристалла типа инвертированных пирамид, при которой специфика распространения света в кристалле обусловливает реализацию эффекта полного внутреннего отражения излучения от границы раздела Si/ITO, для минимизации потерь энергии фотоактивного излучения и сопротивления слоя IТО его толщину следует экспериментально оптимизировать в пределах значений 1+2 мкм независимо от толщины базового кристалла.