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可见波长皮秒激光对有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池的一步P2划线

DOI：10.1016/j.apsusc.2019.144408 期刊：Applied Surface Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSC）因其器件效率的空前提升而备受关注。然而，目前PSCs大多针对小面积单元电池进行测试，将其放大至太阳能组件规模至关重要。激光划线技术在此方面具有巨大潜力。但一步法P2激光划线的关键挑战在于：在去除包含空穴阻挡层（HBL）的膜堆叠时，需避免损伤基于透明导电氧化物（TCO）的底部接触层，从而形成接触电阻最小化的互联路径。本研究评估了532纳米波长皮秒激光对介观钙钛矿结构（以c-TiO2作为空穴阻挡层、氟掺杂氧化锡（FTO）为底部接触层）的一步法P2划线性能。尽管存在低吸收选择性的预期挑战，但在宽工艺窗口内仍能高效去除c-TiO2层而不损伤FTO，从而形成自终止机制。详细的参数研究阐明了相关划线机制——根据激光照射方向呈现逐层烧蚀机制或剥离机制。研究还发现c-TiO2的去除由上层（特别是介孔TiO2）烧蚀触发。目前正结合进一步划线机制的研究开展组件级测试。
作者： Zhen Wang，Seungkuk Kuk，Byungsoo Kang，Phillip Lee，Jeung-hyun Jeong，David J. Hwang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

评估波长为532纳米的皮秒激光对介观钙钛矿结构进行一步P2划刻的性能，该结构以c-TiO2作为空穴阻挡层（HBL），以掺氟氧化锡（FTO）作为底部接触层。

研究成果

总之，我们评估了波长为532纳米的皮秒激光对n-i-p介观钙钛矿薄膜太阳能电池架构进行P2划线的性能。P2划线的关键目标之一是完全去除包括c-TiO2层在内的整个薄膜堆叠层，同时保持FTO层不受损伤——这对最小化相邻电池互连相关的接触电阻至关重要。在使用532纳米波长皮秒激光进行P2激光划线时，主要预期挑战是c-TiO2层与FTO层之间的低选择性。然而，通过结合扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)元素分布分析的激光功率变化研究，532纳米波长皮秒激光成功去除了c-TiO2层且未损伤FTO层。由于532纳米波长对FTO具有高光学透过性，在完成适当P2工艺后自终止机制被激活，从而避免了任何进一步的FTO损伤，因此可获得更宽的加工窗口。

研究不足

主要预期挑战在于大多数激光波长下c-TiO2与FTO层之间的低选择性。需要完全去除c-TiO2同时确保FTO不受影响，以最小化接触电阻。

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