1.晶体硅电池效率损失机制
太阳能电池转换效率受到光吸收利用、载流子输运、载流子收集的限制。对于晶体硅电池而言，其转换效率的理论最高值是28%。影响晶体硅电池转换效率的原因主要来自两个方面，如图1所示：
(1)光学损失，包括电池前表面反射损失、正面电极的遮光损失以及长波段的非吸收透射损失。
(2)电学损失，包括硅片表面及体内的光生载流子复合、硅片体电阻、扩散层横向电阻和金属电极电阻，以及金属和硅片的接触电阻等的损失。这其中最关键的是降低光生载流子的复合，它直接影响太阳能电池的开路电压。当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时，背表面的复合速度对太阳能电池特性的影响将比较显着。
图1.晶体硅电池效率损失模型
2.提高晶体硅电池转换效率的途径
和晶体硅电池转换效率损失机制相对应地，为了提高转换效率，主要从减小入射光的反射、减小正面金属电极遮光、降低电阻损耗、减小载流子复合几个方面着手。
(1)减小入射光反射率：又可分成表面绒面织构化和减反射膜两个方面。表面绒面织构化最典型的应用就是碱制绒制备单晶硅电池的金字塔绒面结构。采用选择性腐蚀NaOH溶液，利用腐蚀液对各个晶面腐蚀速率的不同，形成非均匀腐蚀，在硅表面形成类似金字塔形状的绒面，如图2A。制得绒面的反射率可达到10%左右。依靠表面金字塔形的绒面结构，对光进行多次反射，不仅减少了反射损失，而且改变了光在硅中的前进方向，延长了光程，增加了光生载流子的产量;曲折的绒面又增加了结面积，从而增加对光生载流子的收集率。对于多晶硅电池而言，由于硅片晶粒晶向的不均匀，无法使用碱制绒。为有效降低绒面反射率，目前已经有反应离子刻蚀(RIE)或者湿法纳米黑硅技术应用到规模化生产中。RIE通常使用SF6/O2混合工艺气体，在蚀刻过程中，F自由基对硅进行化学蚀刻形成可挥发的SiF，O自由基形成SixOyFz对侧墙进行钝化处理，形成绒面结构，如图2B。其绒面反射率可达到4%以下。
减反射膜利用光的干涉相消原理，减小入射光的反射。从最开始的单层膜，已经发展到现在的双层减反射膜和渐进式减反射膜。根据所用镀膜设备的不同，管式PECVD通常采用双层SiNx1/SiNx2减反射膜，板式PECVD则采用渐进式减反射膜。由于SiNx薄膜可调的折射率范围比较小，相比于单层减反射膜，不管是双层SiNx1/SiNx2减反射膜，还是渐进式减反射膜，对反射率的降低并不是十分显着。
(2)减小正面电极遮光损失：新型正面电极结构例如MWT(metalWrapThrough)电池，它通过激光穿孔和灌孔印刷技术将正面发射极的接触电极穿过硅片基体引导到硅片背面，通过16个电极孔收集光生电流，如图3所示，直接减少了主栅的遮光面积。在MWT电池组件的封装技术中，导电胶的采用将背面正负极同时与基板连接，这样增加堆积密度，不仅方便安全，而且也减少FF损失和提高Jsc(分别大约2.5%和1.6%)。
图3.MWT电池及其横截面示意图
把正面电极遮光减小到极致的是IBC电池，如图4所示。该技术在电池背面分别进行磷、硼局部扩散，形成有指状交叉排列的P+区和N+区，以及相对应的P区金属电极和N区金属电极。所有的金属电极都排列在电池背面，因此正面(受光面)完全没有遮光损失。此外，P+和N+区接触电极的覆盖面积几乎达到了背表面的1/2，大大降低了串联电阻。
图4.IBC电池及其结构示意图
