在光伏发电行业，科研人员在浅结背反射器电池的基础上，通过扩散技术在电池背面形成P+区，即背表面场，由此形成背场背反射器电池。这种背表面场提高了电池的势垒，对载流子的收集起到了加速作用，因此提高了电池的短路电流和开路电压，其效率为14. 5%〜15%(AM0)。虽然背场背反射器电池的效率较高，但抗辐照性能比浅结背反射器电池略差，因此在20世纪80〜90年代广泛应用于各类卫星，目前国内在多个低轨道卫星上仍有应用，但在别墅太阳能发电领域，比如家庭式光伏发电系统中则用得很少。

背场背反射器电池的结构

 

背场背反射器电池的工艺流程如下图所示。对硅片处理后，采用热氧化的方法在硅片正面形成硼扩散的掩蔽层，硅片背面的氧化层需要用氢氟酸去除，然后通过硼扩散在硅片背面形成背场结构，用热氧化或涂二氧化硅乳胶源的方法对硅片背面进行二次掩蔽，再通过磷扩散在硅片正面形成P-n结，后面的工艺与浅结背反射器电池相同。

 

背场背反射器电池的工艺流程

 

钝化发射极和局部背场电池（PERL电池）

 

钝化发射极和局部背场电池由澳大利亚新南威尔士大学发明，是现在转换效率最高的电池，效率达到24. 7%(AM1. 5)。在20世纪90年代末，美国 SunPower公司和日本Sharp公司分别针对空间应用研制了这种结构的电池，效率为17%〜18. 3%(AM0)。在三结砷化镓电池普遍应用前，该类光伏发电电池是航天器电源的最佳选择，装备了50余颗卫星。该光伏发电电池的结构如下图所示，其主要特点是，衬底通过减薄处理使厚度降低到100 ym左右，既降低了体内复合，又提高了电池抗辐照能力。电池正面采用光刻和碱腐蚀的方法制备了倒金字塔形状的陷光结构，提高了对光的吸收，上电极和下电极的接触区域制备了重扩散的n+区和p+区，降低接触电阻；同时，电池的上下表面均采用热氧化制备的薄氧化层进行钝化处理，降低表面复合速率。该类电池的缺点是工艺流程复杂，需要通过5〜6次精确对准的光刻来实现复杂的电池结构，因此要实现工业化批量生产有点难度。该类光伏发电电池在别墅太阳能发电行业也使用得不是很普遍。

钝化发射极和局部背场电池的结构

 

PERL电池的工艺非常复杂，需要经过多次光刻，这也是PERL电池在别墅太阳能发电领域难以推广的原因之一。在光伏发电领域，技术人员在对硅片进行表面处理后，首先用热氧化的方法在硅片表面形成薄氧化层；接着通过光刻的方法使正面的氧化层形成倒金字塔的图形，用选择性腐蚀的方法刻出倒金字塔结构，用热氧化的方法制备扩硼的掩蔽层，通过光刻制作扩硼窗口，然后扩散制作局部背场，用热氧化的方法进行二次掩蔽，再通过光刻制作扩磷窗口，用高温浓磷扩散制作上电极的接触区域 (n+区），去掉正面氧化层后再进行低温浅磷制作p-n结，用热氧化的方法在电池正、背面形成钝化层，通过光刻制作正、背面的电极接触窗口，其余的蒸镀电极等工艺与 背场电池相同，工艺流程下图所示：

PERL电池的工艺流程