晶体硅太阳电池技术的发展.docx
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晶体硅太阳电池技术的发展
第2节晶体硅太阳电池技术的发展
2.1简介
尽管硅太阳电池的.历史可以追溯到20世纪60年前硅双极性器件刚开发的时期，但直到80年代末、90年代初，太阳电池技术才得到高速发展。
现阶段无论是电池理论的研究还是实验室研制的电池性能的研究，都取得了很大的进展，电池性能已经提高到以往难以想象的水平。
目前实验室单晶硅和多晶硅电池的光电转换效率已经分别达到25%和20.5%，远远高于过去认为20%的极限值。
硅太阳电池的设计和对硅材料的要求都不同于其他的硅电子器件。
为了获得高转换效率，不仅要求表面有理想的钝化，同时也要求体材料特性均匀、高质量。
这是因为较长波段的光必需穿过几百微米的硅层后才被完全吸收，而由这些波长的光所产生的载流子必须要有较长的寿命才能被电池收集。
本节主要回顾硅太阳电池发展的历史，讨论现代电池设计的特点以及概括未来可能实现的电池性能改进的方向。
2.2早期的硅太阳电池
最早的晶体硅电池起源于硅在点接触整流器中应用的研究。
早在1874年金属接点和各种晶体接触的整流特性就为人所知了。
在无线电发展的早期，这种晶体整流器普遍用作无线电接收器的探测元件。
但是，随着热电子管的普及，除了在超高频领域，晶体整流器已经被替代。
实践证明，最恰当的方法是钨接点与硅表面的接触。
该发现对提高硅的纯度和对硅特性的进一步研究起到了推动作用。
贝尔实验室的RussellOhl在研究纯硅材料的融熔再结晶时，意外发现在很多商用高纯硅衬底上生长出的多晶硅锭显示了清晰的势垒。
这种“生长结”是重结晶过程中杂质分凝的产物。
Ohl还发现，当样品受光照或加热时，结的一端会产生负电势，而另一端必须在加负偏压时，才能降低电阻使电流通过“势垒”，这个现象导致了pn结的诞生。
加负压的这一端材料被称为“n型”硅，相反的一端则称为“p型”硅。
这一初步实验很明确地显示了施主杂质和受主杂质在pn结特性中各自的掺杂效果。
1941年，首个基于这种“生长结”的光伏器件被报道。
图3.1（a）示出
了从再结晶材料中截取的电池的几何结构，结与光照表面是平行的，电极分布在器件顶部外围和整个背表面。
虽未见当时该电池能量转换效率的数据报道，但有数据分析显示其光电转换效率应该远低于1%。
很明显，这种电池很难制备，因为它缺乏对结区定位的控制。
图3.11941年采用生长结的方法制备的硅太阳能电池（a）
氦离子注人形成“注人结”的太阳能电池（b）和扩散结太阳电池的结构（c）
Kingsbury等在1952年提出了一种能够更好地控制结形成的方法。
这种电池是使用纯硅原料生长的晶体硅制备而得，从而有效阻止了“生长结”的随机形成。
如图3.1（b）所示，1952年用氦离子轰击硅表面形成注入结，电极设计则和前一种电池类似。
这种器件展示了良好的光谱响应特性，但仍然没有光电转换效率的相关报道，据估计大约仅在1%。
在贝尔实验室，这些早期的成就很快被硅技术的快速发展所取代。
晶体生长技术的进步带来了，单晶硅制造技术的产生，同时，高温扩散掺杂工艺也被开发出来。
在此基础上，1954年，第一块现代意义上的单晶硅太阳电池间世了，它的发明者是贝尔实验室的Pearson,fuller和Chapin。
这一电池采用锂扩散的成结技术，获得的转换效率约4.5%。
不久，他们又用硼扩散替代锂扩散，使效率提高到6%。
图3.1（c）所示的正是第一个于1954年发表的电池结构的示意图。
它在单晶硅片上通过扩散掺杂形成pn结，并在背面配有双电极结构。
这种电池的出现开创了光伏发电的新纪元。
18个月后，电池结构的改进又把效率提高至10%。
图3.1（c）中所示的是一种称之为包绕型结，该结构的优点:
①顶层没有
电极遮挡;②因为正负电极都在电池的背面上，电极容易连接。
但它也有缺点，就是电阻比较高。
这是由于这种早期的电池，是制作在整块硅片上.其包绕型结构使得电流需沿着硅片表层的扩散层传输很长一段距离，才能被背面的电极收集。
在20世纪70年代，这种设计概念再次被夏普公司用于制造商业电池，但此时每片电池的单晶硅片直径仅为2~3cm，只有早期电池的一半，近来，这种电池结构有可能应用于更大面积的硅片上，一种被称之为“polka-dot的太阳电池的设计，将硅片腐蚀出一排排通向背面的孔洞，这就大大缩短了电流收集的通路。
这种电池结构，除了以上已经提过的优点外，还能提高用性能较差的硅片所制备太阳电池的转换效率。
如带状硅、多晶硅等材料，只要少数载流子的扩散长度能达到硅片厚度的一半，这种方式几乎可以使整个电池的光生载流子都被收集。
太阳电池性能的进一步提升得益于将电极制备在硅片的上表面之上，并最终发展成栅线电极的新概念。
由于这项改进，到1960年，地面应用的太阳电池的光电转换效率已经达到14%,n型电池在地表太阳光及温度为18℃时，测量得到15%的转化效率。
几乎在同一时间，研究的重心从n型衬底开始转向p型衬底，这是因为人们对太阳电池在宇宙飞船上的应用前景越来越感兴趣，而p型衬底具有更好的杭辐射特性。
到60年代初，电池的设计已经趋向成熟，随后十年逐步进入相对的稳定时期。
2.3、传统的空间电池
空间电池的设计如图3.2（a）所示。
主要特点包括，用10Ω.cmp型硅衬底来得到最大的抗辐射能力，使用约40Ω/口的方块电阻，0.5µm结深的磷扩散。
尽管已知扩散的结越浅，蓝光响应越好，但此处仍采用了深结结构，主要是为了防止在上电极金属化过程中引起pn结漏电。
后来又添加了把的中间层，这一改进在之后的十年中被证明对于空间电池在其升空前的环境中提高防潮性有很大帮助。
对于2cmx2cm的空间应用标准电池，通常会在电池的一侧设计一条1mm宽的主栅线，与它垂直的是副栅线，一般总共有六条，这些都是通过金属掩模蒸发形成，以降低电阻、增强电流的收集能力。
随后，在电池的上表面镀一层一氧化硅，作为减反膜，有利于减小电池表面的反射率。
但是一氧化硅薄膜对0.5µm以下波长的光吸收性很强。
这种电池设计作为标准空间电池保持了十多年之久，直到现在还用于某些特定的空间任务。
它的光电转换效率在太空辐射环境中为10%～11%，在地面测试条件下会相对提高10%～20%.
20世纪70年代初，背面铝处理技术的优势变得明显起来,特别是对于更薄的电池。
由于铝背场的吸杂作用，空间电池的效率相应地提高到了12·4%。
图3.2在60年代初期典型的硅太阳电池结构设计（a）、
浅结“紫”电池（b）
化学制绒后零反射的“黑体”电池（c
2.4、背面场
Cummerow首次把Shockley的扩散理论应用到光电能量转换器之中。
他论述了少数载流子的反射边界条件并强调指出了减薄电池的重要性。
Wolf随后论述了内电场对电池电流收集能力的影响，以及可由梯度掺杂产生内电场等概念。
正如在以上提到的，20世纪70年代初，背面铝处理的优势逐渐被发掘，它的作用主要体现在提高开路电压、短路电流密度以及转换效率，而这一切应该归功于铝的吸杂作用。
更详细的研究工作表明，背面电极的高掺杂区的存在带来了这些有利的影响。
起初假定这种作用是因为多数载流子从背面掺杂区进人到电池体内，从而增加了体内的有效掺杂浓度，降低了电池体内暗态的反向饱和电流，从而提高了开路电压。
随后发现正确的解释应该是减少了背表面处的有效复合速率。
虽然背面场（BSF）对提高电池开路电压的物理解释前后时期有所不同，即便如此，BSF的提法已经被众人所公认。
在10Ω.cmp型硅衬底上，采用背面场技术可以把效率提高5%一10%，使其达到此前n型衬底所能得到的性能水平。
2.5、紫电池
如前所说，传统的空间电池对0.5µm以下波长的响应相对较差，原因是扩散的结较深和SiO2减反膜也吸收该波长以下的光。
在20世纪70年代早期，采用了浅结（0.2µm）和高方块电阻结，同时重新设计整个电池来适应这种变化，如图3.2（b）所示的，这种结构的变化使得电池性能取得了显著的提高。
图3.3是在恒定扩散温度和不同扩散时间的条件下，测得磷电活性沿结的深度分布的实际结果。
图中曲线显示，在接近结的表面处有一段平坦的部分，它表示在所选定的扩散温度下，结内含磷的浓度已经超过了磷在硅中的固溶度。
在此区域里相对于光伏效应的有效性而言，磷的电活性非常差。
图3.3中这个平坦的区域被称为“死层”。
紫电池就是采用很浅的扩散结，甚至比图3.3中最浅的扩散结还要浅，以避免“死层”的形成。
为了与浅扩散层带来的使薄层电阻增加的弊端相抵，必须改用密集型的栅线电极。
其结果使电池的电阻将比传统电池的电阻更低。
随后对减反膜也做了相应的改善，如选用TiO2及之后的Ta2O5，都比SiO吸收更少，透明度更好。
同时也为电池在做成电池组件时和其表面需要覆盖的玻璃间提供了更好的光学匹配性。
调整膜的厚度，使其对短波响应优于传统的膜，所以最后电池的外表呈现特有的紫色。
随后又发展了采用更高折射率的新减反膜材料，以及使用双层减反膜的技术。
最后一项设计上的变化是采用较低电阻率（2Ω·cm）的衬底材料。
这种改进，使电池在蓝光波段的抗辐射性相当好，而其余波段的抗辐射性至少也不比传统的电池差，这样整体的电压输出相比原来就有了提升。
开路电压的提高（改变了衬底电阻率）、电流输出的提高（清除了死层，更好的减反膜，更少的表面电极遮挡）和填充因子的提高（开路电压的提高，电池串联电阻的减小）都有助于电性能极大的提升，与传统设计的空间电池电性能相比它要提高30%。
在空间辐射的条件下，转换效率达13.5%。
基于n型衬底的早期电池的进展则为14%～15%。
图3.3在扩散温度为1000℃，随不同扩散时间。
实测硅表面磷被活化的深度分布
2.6、“黑体电池”
在“紫电池”取得优异的电性能后不久，电池正表面制绒的技术使电性能实现了又一次大幅的提升。
早期的做法是用机械方法.在电池的受光面（称作上表面）形成类金字塔形的结构，可以降低表面的反射率。
而所谓的“黑体电池”是基于类似的概念，借用单晶硅晶面的各向异性特性，通过对不同晶向的选择性腐蚀，在（100）晶向的硅衬底上将（111）面露出来，而显露出来的〔111）面交界便在电池表面随机形成不同尺寸的等边类金字塔形，如图3.4（a）所示。
该技术对提高电池的电性能有两个显著的优势:
第一，如图3.4（b）所示，光照射到金字塔倾斜的表面时，光是向下方反射的，从而至少可增加一次光被电池吸收的机会。
第二个优势如图中所示，光沿着不同倾斜的角度进人电池。
大部分的人射光会在第一次到达金字塔表面时就被折人电池，这些光会以一定的角度折射，大大延长了光在电池内传播的路径长度，增加的光吸收部分大约是表面未制绒电池所能吸收光的1.35倍。
等效于电池对光的吸收系数或者体内的扩散长度增加了相同的幅度。
制绒工艺的第三个特点是可以更多地捕获入射光。
对于地面用的电池来说，这是一个优势，因为它提高了电池的长波响应。
但是，对于空间电池来说，却是一个弊端。
因为电池背电极处对低能量光子吸收的增加，所以缺乏有效的散热措施，致使电池要在一个较高温度的空间的环境下工作，这样会极大地抵消掉之前得到的增益，同时在装配过程中也有可能对金字塔的塔尖造成磨损。
由于之前在电性能方面体现出的优势并不能得到保证，这也就意味着表面绒面技术并不能在空间领域得到广泛的应用。
图3.4当（100）晶面的硅片经过选择性腐蚀以后，显露出来的（111）晶面所形成的金字塔示意图（a）和反射光和折射光的光路示意图（b）
和空间电池相比，“紫电池”和“黑体电池”在电性能方面的优势如图3.5（a）、（b）所示。
和早期使用的10Ω·cm。
的衬底相比，使用低阻衬底（2Ω·cm）在开路电压方面的优势更为明显。
使用高阻衬底和背面场也可以实现相同的改进。
这两种新电池的优势主要体现在短路电流密度的增加上。
短路电流密度的增加则是源于以下改善:
“死层”的去除;反射损失的减少和“黑体电池”使得光倾斜折人电池。
这些改善对电池的光谱响应的影响如图3.5（b）所示。
“黑体电池”和“紫电池”在0.6µm波长处的光谱响应比较接近。
与传统的电池相比，这两种电池的优势在于不存在表面死层。
在短波范围内，这种优势更为明显。
且“黑体电池”的优势比“紫电池”更显著，这是因为“黑体电池”表面反射损失
更小，在长波范围内，“黑体电池”的优势是由干表面金字塔绒面导致光倾斜折人电池表面，从而增加光在电池内部的有效吸收长度。
“黑体电池”的性能如图3.5（a）所示，在大气质量AM0的空间环境下转换效率为15.5%。
在地面标准测试条件下转换效率为17.2%。
这些都体现了表面制绒技术的优势，在更重大技术革新出现之前，制绒技术和“紫电池”相结合几乎代表了一个时代技术的先进程度，而新的技术革新最后都体现在表面钝化和电极区钝化所带来的开路电压的提高。
2.7、表面钝化
表面钝化，对裸露于太阳光照下的单晶硅太阳电池的表面。
其重要性是不言而喻的。
采用热氧化工艺，可以很方便地得到所需的表面钝化效果。
热氧化工艺作为硅器件相关工艺中的重要组成部分，其在当今微电子学领域内的地位举足轻重。
不幸的是，二氧化硅过低的折射率，难于同时满足高效电池有效减反与表面钝化的双重作用的要求。
事实上，如果电池正表面二氧化硅的厚度大于20nm，再加上随后沉积的任意厚度的附加薄层，都会削弱减反膜的减反效果。
为此，以热氧化对电池表面进行钝化时，氧化层必须很薄。
大约在1978年，两个很有说服力的实验结果证明了薄的氧化物对表面钝化是很有效的。
其中之一源于将金属~绝缘体~半导体（MIS）隧道二极管应用于能量转换方面的研究成果。
根据这种思想，先在未扩散的硅衬底的上表面生长一层薄的氧化层，直接在这层氧化层上沉积栅状金属电极，然后在衬底两面都沉积含高密度固定电荷的减反膜。
因为这样生成的氧化层非常薄（<2nm），所以在电极和衬底直接可以形成隧道效应。
使用高质量的低阻衬底来降低体内复合，采用如上工艺制成的电池的开路电压则主要取决于薄的氧化层和硅表面之间的复合。
这种结构电池的主要优势就体现在其开路电压上，这也是第一次在硅太阳电池上得到了650mv的开路电压的电池结构。
该电池由于薄氧化层所提供的表面钝化而具有很好的蓝光响应。
类似结构的电池已经实现了产业化。
美国圣地亚哥国家实验室开发的诸多的研究结果，进一步表明了表面钝化的明显的优势。
这些电池都具备p+--n—n+结构，选用300µm厚，10Ω·cm的n型衬底口通过磷的重扩散得到了背面的n+区域。
通过这个区域的吸杂作用使得体内的少子寿命提高到毫秒量级。
而电池的正面则采用硼的浅扩散工艺得到薄层电阻为200Ω/口的浅结（约0.25µm），采用等离子沉积的SiN作为减反膜。
如果没有氧化层的钝化作用，电池在地面标准条件下的效率为15%--16%，而如果有在800℃下干氧生长5nm厚的钝化层，短路电流密度和开路电压都有显著提高，电池的效率达到16.8%。
尽管比“黑体电池”得到的转换效率要低，但是考虑到正电极未作优化，遮光面积达到10%，以及使用单层减反膜等因素，这仍然是相当不错的结果。
所有后来的高效硅太阳电池都采用热氧化生长的氧化硅作为表面钝化层，从而取得了开路电压和短波响应方面增益的最大化。
2.7.1、电极区域钝化
一般电极和半导体表面相接触的区域都是高复合区。
如果电极处的电子运动完全畅通，则可以实现电池最优的电性能。
有三种工艺已得到验证，可以提高电极区域的钝化效果。
最早的一种做法是通过在电极区形成一个重掺杂的区域将少数载流子和电极风域隔离开来而达到钝化的效果。
目前，绝大多数的高效电池都采用了这种设计，即通过重掺杂将电极区域局域化。
第二种做法是尽可能地缩小电极区域来降低电极的影响。
这一改进已经通过在低阻
的硅衬底上提高了开路电压而得以验证。
目前绝大多数的高效电池采用了减小电极区域的做法。
第三种做法是采用一种电极接触模式，使其本征的电极区复合较小。
如图3.6所示的MINP电池（金属一绝缘体一nP结），一种类似于MlS结构的接触模式，首次在太阳电池结构的设计研究中获得成功。
这层薄的氧化层位于金属电极的下面，可以有效降低其复合速率。
在多晶硅和半绝缘的多晶硅处的电极钝化同样也得到了验证。
这也说明界面处的薄氧化层在这些工艺设计中起到了非常重要的作用。
2.7.2、顶部表面钝化太阳电池
20世纪70年代中叶，“紫电池”和“黑体电池”实现光电转换性能的水平，在十多年内未曾受到任何挑战。
综合前述章节所提到的氧化和电极钝化技术，以及接下来有关的顶部表面钝化技术，使太阳电池第一次超越了之前所确立的“水准”。
此处所称“顶部”是指直接接受太阳光照射的表面，以下同。
基于早期MIS太阳电池而研制出的MINP结构的电池，使晶体硅基电池第一次实现了18%的转换效率‘在图3，6所示的MINP太阳电池结构中，已经涉及了顶部上电极区域的钝化以及表面钝化问题。
顶部上电极区的钝化是通过电极下面减薄了的氧化物薄层实现的，而表面钝化的氧化层未经减薄、比电极区的稍微厚一些。
尽管厚度的差异导致工艺过程更加复杂，但为了实现电性能的最优化这一步是非常必要的。
顶电极是通过多次沉积的Ti/Pd/Ag多层金属，采用Ti是其具有较低的功函数。
它在硅的下表面形成一个静电感应电荷聚集层，从而降低接触电极处的复合。
这种电池是在（100）晶向的低阻抛光硅衬底上实现的，通过Al/Si合金工艺制得背电极，同时在背电极区域形成重掺杂区域。
在抛光面上的钝化，比在绒面或者研磨后的表面更容易实现。
为了尽可能地降低反射损失，双层减反膜是在顶部氧化薄层上沉积约1/4波长厚度的ZnS和约1/4波长厚度的MgF2组成的。
这个波长一般选在太阳光谱能量（或光子数）最大值附近。
如图3.7所示的PESC（钝化发射极电池）的电池结构，又将电池的转换效率提高了一步。
PESC和MINP电池的结构比较相似。
除了PESC的电极是直接在氧化薄层上的细槽中制成。
这也是通过缩小电极区面积来增强电极区钝化的效果。
以上两类电池的工艺过程包括上表面的浅扩散、钝化热氧化层的生成和电极区域的腐蚀。
对于MINP电池来说，有隧穿效应的氧化薄层是在沉积金属电极之前。
在电极区域生长的，随后采用设计好的掩模版来制成电池的顶电极（或称上电极）。
PESC电池的工艺流程稍许简化，采用光刻胶掩模来定位上表面金属电极。
两种电池都采用镀银的工艺来增加金属电极的道电能力以提高电流性能。
工艺过程还包括制备Al背电极的烧结步骤，以降低背电极电阻.并通过对入射到电池背表面处的入射光的漫反射，以增强电池对长波光的吸收，且具有一定体吸杂的功能。
对于MINP和PESC电池来说，一种简便的电极设计是电极由一组间距0.8mm的平行细栅组成。
两种电池的栅线的截面积为150µm2，其中PESC电池的细栅宽度为20µm,而MINP电池的细栅宽度为30µm，其厚度可比PESC的要薄。
此处的关键在于，在这些电池中，第一次在硅衬底上实现了真实的陷光结构，并证实了“结隔离”对于非理想状态下暗电流组成的影响。
1985年，将表面制绒和PESC方法优势相结合，使硅太阳电池的转换效率，首次在非聚光状态下达到了20%以上。
这个具有里程碑意义的“微槽，PESC电池的结构如图3.8所示。
该电池所采用的“微槽”技术，可获得比通常金字塔形织构化技术更优的效果。
微槽技术是采用光刻工艺实现的，在氧化层表面形成所设计的图形，用光刻胶保护那些不需要腐蚀的部分，而未被保护的区域的氧化层被腐蚀去除，并通过选择性腐蚀剂在裸露的硅表面制成微槽。
此项技术可以和光刻工艺很好地结合，同时与常规金字塔形制绒相比.微槽技术可以更好地和光刻工艺匹配。
且由于在交叉郁分的扩散深度约是表面其余部分扩散深度的打倍的影响，该技术有助于降低由串联电阻导致的损失。
和常规PESC电池相比，“微槽”PESC电池的优势主要体现在电流输出上，与采用类似的一艺在抛光的硅衬底制成的电池相比，电流提高大约5%。
尽管由于表面积增大和裸露的不尽理想的（111）晶向表面的负面影响，表面钝化的效果还是降低了表面的总复合。
综合电压提高，电阻损失降低导致的FF的下降，电性能和标准PESC电池相比仍有接近10%的提高。
PESC电池工艺过程中的关键点包括:
表面氧化层的钝化效果、氧化层上电极的设计、上表面扩散需要较高的方块电阻、表面织构化或双层膜形成的减反系统。
PESC已被证明是非常稳定和可重复的电池结构。
在报道20%的转换效率的一年内，己经有两组人员报道了采用同样的结构得到了接近这一数值的太阳电池，还有许多实验室也在再重复类似结构的电池。
2.7.3、双面钝化电池
使电池性能取得更重要突破的是上下表面及电极区钝化的电池。
图3.9为背面点接触太阳电池的结构，它树立起另一个里程碑。
因为所有的接触都在电池背面，这种设计对表面钝化的质量以及后续工艺过程中能继续保持高的少子寿命，提出了严格的要求。
为了达到设计目标，在很大程度上得益于借鉴了微电子加工技术。
目前，美国SUNPower公司已成功地实现了这一电池技术的规模商业化生产。
尽管开发的初衷是为了在聚光电池方面应用的，但通过对受光面的磷扩
散工艺的优化，该器件也可适用于在一个太阳下工作。
采用这种方法首次突破了
硅太阳电池22%以上的转换效率。
图3.10示出的PERL电池，结合了早先PESC的结构，双面钝化以及在电
池制造过程中采用了氯化物，以进一步提高了硅衬底材料的少子寿命和表面钝化
效果。
20世纪80年代末，该结构的硅太阳电池效率达到23%。
PERL电池和常规背面点接触电池拥有许多共性，包括几乎覆盖氧化硅的钝化层和局部重扩散小区域接触。
不管怎样，PERI，电池结构是更具活力的设计，这降低了对表面钝化质量和体少子寿命的要求。
以上两种电池结构均需要好几道光刻步骤，这难于降低产业化成本，但在太
阳能赛车设计上积累的经验还是为产业化奠定了一定的基础。
1993年，sunpower公司制作了7000片简.单条状电极设计的太阳能电池，实现了面积为18cm2，、转换效率在20%以上的晶体硅电池的产业化，最高效率可达21.5%。
与此同时。
新南威尔士大学也制作了超过1000片电池片，单块的面积达46cm2，比此前扩大2.6倍，转换效率均大于21%，最高可达21.6%。
在生产后期，用16片电池片封装成30cm×30cm的组件，效率仍能达到20.8%,这是第一块采用非聚光技术得到的效率超过20%的组件。
背电极电池曾用作日本本田“梦之队”（HondaDream）车队所需的效率在20%以上矩阵组件，这辆太阳能车赢得1993年世界太阳能挑战杯桂冠，这项比赛要求太阳能车跑完从澳大利亚的达尔文到阿德莱德之间3000krn的路程。
后来组件的转换效率又进一步提升到21·6%。
此后，PERL电池又取得很大进展，效率在24%以上。
主要的改善包括:
在更薄的氧化物钝化层上使用双层减反膜以提高短路电流密度;利用对上层
氧化和局部点接触的退火过程以增加开路电压，改善背表面的钝化和降低金属化接触电阻以增加填充因子。
转换效率24%的PERL电池输出特性如图3.11所示。
该电池所展示出的短路电流密度为4lmA/cm2时，开路电压为710mV和填充因子为83%。
在20世纪90年代后期，PERL电池创下了高达24i%的世界纪录，并持续保持了该纪录长达十年之久。
据新南威尔士大学2008年年度报告显示，对太阳光谱的重新修正使得这一保持世界纪录的电池的转换效率达到25%，创造了新的世界纪录。
经过进一步提高电池的参数，可望在无需过多改变电池结构的前提下，获得超过25%的转换效率。
值得关注的是金属电极的遮光问题。
至今仍有许多有助于改善遮光问题的建议不断提出，如让斜光从金属上表面反射到电池的有效区域的设计思路等。
图3.11效率24%的PERL电他的输出特性
2.8、PERL电池设计
2.8.1、光学特征
为了实现最大限度地提高电池转化效率，正如在前一再强调的，应该尽可能多地让有用波长的光折入电池并被
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