Single crystal silicon in a Si solar cell has a low absorption coefficient, which could be overcome by increasing the optical path length in a cell. In this study, we increase the optical path length with light trapping effect by employing the surface texturing on Si leading to large photo current density. Our proposed structures show that the light transmission for the normal incidence is over 99% when the top surface of the Si solar cell is analogous to the moth-eye structure, while the reflected light inside Si structure is efficiently trapped due to the total internal reflection. The photon absorption is calculated to be 90.56% in the Si region at a thickness of 100 when 35 degree Al/ITO pyramid rear reflectors are employed. Here, the photo current density is calculated to be 41.7. Furthermore, we also show that the glass pyramid rear reflector with the angle of 35 degree is able to increase the photon absorption by more than 91.27% because of reduction of metallic losses, which produces a photo current density of 42. In this case, the glass pyramid rear reflector can collect the light coming from the backside so that we can expect that this can be applied for low concentrator photovoltaic mode to reduce the cost.
단결정 실리콘 태양전지의 경우 양자효율, 캐리어 확산속도 등이 좋고 캐리어 재결합 비율이 낮아 상대적으로 높은 전력효율을 보여준다. 단결정 실리콘 태양전지에서 실리콘의 흡수계수가 낮기 때문에 광전류밀도를 높이기 위해서는 태양전지 표면구조 설계를 통해 광 경로 길이를 늘려야 한다. 본 연구를 통해 태양전지 표면구조를 설계해 광 경로 길이를 최적화 시키고자 한다. 태양전지 상부구조를 나방-눈 구조로 만들 경우 태양전지에 수직 입사하는 빛의 약 99%가 투과되는 것을 확인했으며, 실리콘 내부에서 빠져나가려는 빛도 전반사 각도 이상에서는 거의 대부분 반사하는 것을 확인했다. 또한 후면반사체를 35도 각도의 Al/ITO 피라미드 형태로 만들 경우 100두께의 실리콘 영역에서 광 포집 효과로 약 90.56% 포톤 흡수를 확인했고 41.7의 광전류밀도를 얻을 수 있는 것으로 계산되었다. Al대신 유리로 35도 각도의 후면반사체를 만들 경우 Al으로 인한 광 손실이 줄어들기 때문에 약 91.27%의 포톤이 흡수되고 42의 광전류밀도를 얻을 수 있는 것으로 계산되었다. 이 구조의 경우 후면반사체 뒤로 입사하는 빛도 포집 할 수 있기 때문에 차후 저 집광 태양전지 모듈에 응용될 수 있으므로 가격대비 전력효율 발전가능성을 기대할 수 있다.
