Konwencjonalne ogniwo fotowoltaiczne
Jednym z najwcześniej wykonanym ogniwem fotowoltaicznym [1] jest ogniwo na waflu półprzewodnika typu p. Na przednią powierzchnię wafla naniesiona została tzw. warstwa emitera n+, wykonaną najczęściej przez domieszkowanie fosforu na powierzchnię. Na tę powierzchnię nałożono elektrody (Ag), a następnie ogniwo pasywowano przez dielektryk (np. \( SiN_{x} \)), który działa także jako warstwa antyrefleksyjna. Tylna powierzchnia półprzewodnika Si typu p jest pokrywana aluminium tworząc z Si złącze, które przeciwdziała docieraniu ładunków mniejszościowych do tylnej powierzchni ( Rys. 1 ).

Ogniwo typu PERC (ang. Passivated Emitter and Rear Cell) to technologia pasywacji emitera i tylnej części ogniwa. W odniesieniu do standardowych ogniw, ogniwo typu PERC [2] posiada dodatkową warstwę dielektryka, która zwiększa efektywność ogniwa przez to, że odbija każde światło docierające do tylnej warstwy ogniwa, nie generując ekscytonu. Dzięki temu odbiciu, fotony mają drugą szansę na wytworzenie prądu.

Ogniwo typu PERC może zmniejszyć rekombinację elektronów na tylnej powierzchni poprzez dodanie dodatkowej warstwy dielektrycznej między warstwami krzemu i elektrodą aluminiową, tak aby tylko aluminium stykało się z niewielką częścią obszaru ogniwa. Dodatkowe warstwy dielektryczne \( SiO_{2} \) i \( Al_{2}O_{3} \) znacznie redukują rekombinację elektronów na powierzchni, co prowadzi do zwiększenia wydajności ogniwa.
W ogniwie fotowoltaicznym typu PERC, jak pokazano na Rys. 2, zarówno przednia, jak i tylna jego powierzchnia są pasywowane przez dielektryk. Małe otwory tylnej warstwy dielektrycznej są wytworzone laserem, dzięki czemu metal elektrody może skontaktować się z tylną powierzchnią ogniwa. W porównaniu do konwencjonalnych ogniw fotowoltaicznych Si, ogniwo typu PERC jest w stanie poprawić wydajność, głównie ze względu na dodatkową pasywacyjną warstwę dielektryczną z tyłu. Dodatkowa tylna warstwa dielektryczna odbija fotony z powrotem do ogniwa. Powoduje to wydłużenie drogi optycznej fotonu, a przez to większą absorpcję światła i zwiększenie generowania prądu.

Ogniwa fotowoltaiczne typu PERT [3].
Innowacyjnym i jeszcze bardziej wydajnym elektrycznie rozwiązaniem, w stosunku do PERC, jest ogniwo fotowoltaiczne typu PERT (ang. Passivated Emitter Rear Cell Totally Diffused). W tylnej warstwie pasywacyjnej tego ogniwa nie ma otworów i dlatego nie pozwala ona na ucieczkę elektronów, tylko zmusza je do odbijania się od tyłu ogniwa i ponownego krążenia w nim, dając elektronom szansę na dostanie się do złącza p-n. W technologii PERT warstwa pasywacyjna stawia barierę, zapobiegając ucieczce elektronów, co sprawia, że po odbiciu od tylnej warstwy trafiają do ogniwa, co zwiększa uzysk energii. Poniższa grafika obrazuje to zjawisko ( Rys. 3 ).

Ogniwa typu PERT posiadają większą możliwość absorpcji promieniowania słonecznego, a tym samym większą wydajność. Pasywacja tylnej części ogniwa powoduje odbicie promieni słonecznych w kierunku aktywnej części ogniwa, przez co zwiększa drogę optyczną promienia w ogniwie. Szczególnie jest to ważne dla promieniowania w obszarze podczerwieni, ponieważ absorpcja w tym obszarze charakteryzuje się małym współczynnikiem ekstynkcji. Celem zaabsorbowania promieniowania z obszaru widma w podczerwieni (λ > 800 nm do 1100 nm dla krzemu) trzeba wydłużyć drogę optyczną promienia, co przekłada się na zwiększenie absorpcji i wygenerowanie większej energii.
Zastosowanie dodatkowej warstwy krzemu z wdyfundowanym borem pozwala na odcięcie elektrody od ingerencji promieni świetlnych, ponieważ promieniowanie podczerwone zaabsorbowane przez elektrody, a nie zamienione na energię elektryczną, podgrzewa strukturę ogniwa obniżając jego wydajność. Dlatego też dąży się do wykorzystania tej części energii promieniowania słonecznego. Ogniwa typu PERT to ogniwa wykorzystujące światło odbite także od powierzchni Ziemi oraz energii słonecznej rozproszonej.

Ogniwa typu PERT są budowane w oparciu o wafle krzemowe typu p albo typu n pokazuje Rys. 4. W przypadku konstrukcji ogniwa na waflu krzemowym typu p, warstwa rozpraszająca jest tworzona za pomocą domieszkowania borem tylnej warstwy wafla krzemowego typu p. Warstwa przednia, emiter wafli typu n powstaje poprzez dyfuzję fosforu. W przypadku oparcia konstrukcji ogniwa na waflu krzemowym typu n, emiter, czyli warstwa przednia, uzyskiwana jest przez dyfuzję boru, a tylna przez dyfuzję fosforu ( Rys. 4b). Ogniwa typu PERT nie wykazują znaczącej degradacji wywołanej światłem i mogą być dostosowane do struktury ogniw dwustronnych.