研究目的
开发基于薄c-Si晶圆的柔性结构单结太阳能电池,以推动未来卷对卷电子技术的发展;采用必要的光学管理方案来克服薄晶圆中的光损耗(主要是长波长光),同时不牺牲传统Al背?。˙SF)结构;并依照现有可量产的制造工艺制备该器件,以便于商业化推广。
研究成果
该研究成功展示了在AM 1.5模拟辐射下制备出效率达12.23%的薄型柔性晶体硅太阳能电池。在薄晶圆两侧引入ITO层有助于调控较长波长的入射光子,并作为悬挂键的阻挡/钝化介质。这项工作开创了一种新型光伏技术的可能性——该技术能显著减少材料用量,从而降低材料成本,并使太阳能电池适用于柔性电子器件。
研究不足
该研究承认缺乏市售的薄晶圆,因此不得不采用缩放技术。研究发现,缩放后薄晶圆的缺陷水平增加了1.77倍,这可能会影响器件性能。研究还指出,需要进一步优化ITO层厚度以实现更好的光管理。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用单结概念制备薄型柔性晶体硅太阳能电池。方法包括通过碱蚀刻将商用p型180微米厚单晶硅片减薄至30微米,随后进行n型扩散、氧化铟锡(ITO)层沉积及金属化处理。
2:样本选择与数据来源:
使用商用p型180微米厚单晶硅片,减薄后硅片厚度通过截面显微图像确定。
3:实验设备与材料清单:
设备包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室、射频溅射系统、热蒸发系统及三区带式炉。材料包含氧化铟锡(ITO)、铝(Al)和银(Ag)。
4:实验流程与操作步骤:
工艺包括薄型p型硅片的n型扩散、双面ITO层沉积及接触电极金属化,通过场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)及J-V测试对电池进行表征。
5:数据分析方法:
晶体学参数通过XRD评估,光学反射率采用光谱响应单元测量,电流密度-电压(J-V)特性在AM 1.5G模拟辐射下测定。
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