Handbook of Photovoltaic Science and Engineering

3.5.2 Spectral Response
The spectral response,
SR
(λ)
, of a solar cell permits an examination of how photons of
different wavelengths (energy) contribute to the short-circuit current. Just as the collection
efficiency can be measured as either an external or an internal collection efficiency, so
can the spectral response. The spectral response is defined as the
short-circuit current
,
I
SC
(λ)
, resulting from a single wavelength of light normalized by the maximum possible
current. The external spectral response is defined as
SR
ext
=
I
SC
(λ)
qAf (λ)
(
3
.
146
)

---

ADDITIONAL TOPICS
101
and the internal spectral response as
SR
int
=
I
SC
(λ)
qA(
1
−
s)(
1
−
r(λ))f (λ)(
e
−
α(λ)W
opt
−
1
)
,
(
3
.
147
)
where
W
opt
is the optical thickness of the solar cell (technically, also a function of
wavelength). Experimentally, the external spectral response is measured. The internal
spectral response is determined from it along with the knowledge of the grid shadowing,
reflectance, and optical thickness.
W
opt
can be greater than the cell thickness if light-
trapping methods are used. Such methods include textured surfaces [20] and back-surface
reflectors [21] and are discussed in Chapter 8. The short-circuit current can be written in
terms of the external spectral response as
I
SC
=
λ
SR
ext
(λ)f (λ)
d
λ.
(
3
.
148
)
The internal spectral response gives an indication of which sources of recombination are
affecting the cell performance. This is demonstrated in Figure 3.20 where the internal
spectral response of the silicon solar cell described by the parameters of Table 3.2 is
shown. Also shown is the spectral response when
S
F
,
eff
=
100 cm/s (a passivated front
surface) and the spectral response when
S
BSF
=
1
×
10
7
cm/s (in effect, no BSF). The
short wavelength response improves dramatically when the front surface is passivated
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Wavelength
[
µ
m]
Internal spectral response
S
F, eff
= 100 cm/s
SR for solar cell
of Table 3.2
S
BSF
= 10
7
cm/s