Handbook of Photovoltaic Science and Engineering

8.3.2.1 Influence of the texture height on MACD
As pointed out earlier in this chapter, texture is typically generated by exposure of (111)
crystallographic planes that subtend an angle of 70.4
◦
with each other. To investigate
the effect of the texture height on the photocurrent generation, we will assume that pits,
having a texture angle of 70.4
◦
, cover the whole surface of the cell. Calculated MACD for
a solar cell having a 10-
µ
m-thick Si absorber is about 31 mA/cm
2
. This value is nearly
independent of the texture height (between 0.1 and 2
µ
m), when the bottom angle remains
unchanged. This indicates that very shallow texture pits can be used in the device without
degrading performance. This conclusion is important to the thin-film cell structure, which
will not accommodate deep pits.
8.3.2.2 Influence of the bottom angle of the texture pits on MACD
In a previous section, we mentioned that texturing produced by chemical etching will result
in a fixed texture angle. Many other ways of texturing have been developed recently for
Area ratio 
=
S1/(S
1
+
S
2
)
Bottom angle of texture pit
S2
S1
Height of the texture pit
Figure 8.17
The geometry and the terminology used in the texture shape study [19]

---

332
THIN-FILM SILICON SOLAR CELLS
50
20
22
24
26
28
30
32
34
60
MACD
[mA/cm
2
]
70
80
90
100
Bottom angle of the texture pits
[deg]
110
120
130
Figure 8.18
The calculated MACD as a function of the bottom angle of texture pits. Si thickness
=
10
µ
m
wafer-based solar cells that use mechanical grooving and surface-shaping techniques. We
have also indicated that in deposited films, the texture angle can be related to the grain
size. It is useful to investigate the influence of the texture angle of the pits on the cell
performance. Here, we show results of calculations performed with
PV Optics
to study
the influence of texture angle on the cell current. We assume a 10-
µ
m-thick absorber
layer, having a texture pit 1
µ
m deep on the front side while the backside is planar, and
we change the bottom angle from 60 to 120 degrees. Figure 8.18 shows the calculated
MACD as a function of the bottom angle of the texture pits. From these results, it can be
seen that MACD will drop by about 30% when the bottom angle changes from 60 to 120
degrees. It is important to point out that the dominant effect of changing the bottom angle
is to change the reflectance. Analysis of the reflectance spectra shows that the reflectance
increases with an increase in the texture angle (i.e. as the surface becomes smoother) in
the wavelength range of 0.4
µ
m to 0.9
µ
m. In this wavelength range, the reflectance is
primarily from the front surface. Therefore, to get better performance, “sharper” texture
pits should be used in the cell design. In wafer-based Si solar cell processing, sharp texture
is produced by reactive-ion etching (RIE). In the past, RIE texturing has resulted in cells
with lower
V
OC
due to shunting. Such shunting results from breakage of the peaks and (or)
penetration of metal through the junction during processing. However, this technology is
now used commercially by some solar cell manufacturers.