Recubrimento Antirreflectante

El silicio puro tiene una alta reflexión en la superficie de más del 30%. La reflexión se reduce con la texturización y  mediante la aplicación de recubrimientos antirreflectantes (ARC) en la superficie [1]. Los recubrimientos antirreflectantes sobre las células solares son similares a los utilizados en otros equipos ópticos tales como las lentes de las cámaras. Se componen de una capa delgada de material dieléctrico, con un espesor elegido especialmente de modo que los efectos de interferencia en el recubrimiento causan que la onda reflejada en la superficie superior de revestimiento antirreflectante esté fuera de fase con la onda reflejada por las superficies del semiconductor. Estas ondas reflejadas fuera de fase interfieren destructivamente entre sí, dando como resultado cero energía reflejada neta. Además de los recubrimientos antirreflectantes, los efectos de interferencia también ocurren cuando una fina capa de aceite sobre el agua produce bandas con los colores del arco iris.

El uso del revestimiento antirreflectante de cuarto de onda para contrarrestar la reflexión de la superficie.

El espesor de la capa antirreflectante se elige de manera que la longitud de onda en el material dieléctrico es un cuarto de la longitud de onda de la onda entrante. Para un revestimiento antirreflectante de cuarto de onda de un material transparente con un índice de refracción n₁,con la luz incidente sobre el revestimiento con una longitud de onda λ₀ en el medio libre y un espesor d₁, provoca una reflexión mínima calculada por:

La reflexión se minimiza aún más si el índice de refracción de la capa anti-reflexión es la media geométrica de los materiales en cualquiera de los lados; es decir, del vidrio o del aire y el semiconductor. Esto se expresa por:

For the reflectance at normal incidence we define a series of parameters: r₁, r₂, and θ. The surrounding region has a refractive index of n₀, the ARC has a refractive index of n₁ and a thickness of t₁, and the silicon has a refractive index of n₂.

Para la reflectancia con incidencia normal se define una serie de parámetros:r₁, r₂, y θ. La región circundante tiene un índice de refracción de n₀, el ARC tiene un índice de refracción de n1 y un espesor de t1, y el silicio tiene un índice de refracción de n₂.

Para una sola capa ARC sobre un sustrato, la reflectividad es:

La gráfica muestra el efecto de un revestimiento antirreflectante de una sola capa en silicio. Utilice los controles deslizantes para ajustar el índice de refracción y el espesor de la capa. Por simplicidad esta simulación supone un índice de refracción constante de silicio a 3,5. En realidad, el índice de refracción de silicio y la capa es una función de la longitud de onda.

Al mismo tiempo que la reflexión para un espesor dado, el índice de refracción, y la longitud de onda se pueden reducir a cero usando las ecuaciones anteriores, el índice de refracción depende de la longitud de onda y, entonces, cero reflexión se produce sólo a una única longitud de onda. Para aplicaciones fotovoltaicas, el índice de refracción y espesor se eligen con el fin de minimizar la reflexión para una longitud de onda de 0,6 micras. Esta longitud de onda elegida está cerca del pico de potencia del espectro solar.

La comparación de la superficie de reflexión de una célula solar de silicio, con y sin un revestimiento típico antirreflectante.