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后结SHJ太阳能电池超薄n型纳米晶氧化硅的正面接触优化

DOI：10.1016/j.solmat.2020.110471 期刊：Solar Energy Materials and Solar Cells 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本研究中，采用超薄n型氢化纳米晶氧化硅[(nc-SiOx:H(n))]薄膜替代非晶硅[a-Si:H(n)]作为背结硅异质结(SHJ)太阳能电池的电子传输层(ETL)，以减少前表面寄生吸收。透明导电氧化物(TCO)与超薄ETL界面间的接触电阻率对电池性能具有重要影响。研究者在含超薄nc-SiOx:H的电池中引入纳米晶硅(nc-Si:H)接触层/种子层，并探究了nc-Si:H厚度对电池性能的影响。为验证可扩展性，在M2(244 cm2)硅片上制备了ETL厚度为10 nm的双面电池。最佳性能电池采用5 nm nc-SiOx:H(n)与5 nm nc-Si:H(n)接触层组合，在M2硅片上实现开路电压(Voc)738 mV、填充因子(FF)80.4%、短路电流密度(Jsc)39.0 mA/cm2及光电转换效率(η)23.1%。相比仅含nc-SiOx:H(n)的电池，采用nc-Si:H(n)/nc-SiOx:H(n)双层结构的电池展现出3%绝对值的FF提升和0.5%绝对值的η提升，且前接触电阻率更低——AFORS-HET模拟器计算的能带图表明这是由于电子面临更低的能量势垒所致。Quokka 3模拟器对电池光学与电学损失的模拟显示：相比单层nc-SiOx:H(n)，双层结构具有显著更低的电传输损失和略高的前表面透射损失。
作者： Depeng Qiu，Weiyuan Duan，Andreas Lambertz，Karsten Bittkau，Paul Steuter，Yong Liu，Alaaeldin Gad，Manuel Pomaska，Uwe Rau，Kaining Ding
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究使用超薄n型氢化纳米晶氧化硅作为背结硅异质结太阳能电池中的电子传输层，以减少前表面寄生吸收并提升电池性能。

研究成果

在超薄nc-SiOx:H(n)电子传输层中引入nc-Si:H(n)接触层或籽晶层，通过降低电子能量势垒和减少前接触电阻率来提升电池性能。采用5纳米nc-SiOx:H(n)与5纳米nc-Si:H(n)双层结构时获得了最佳电池性能，展现了高效SHJ太阳能电池的潜力。

研究不足

该研究聚焦于SHJ太阳能电池中ETL的优化，但未涉及大规模生产中的潜在可扩展性问题，也未探讨电池在实际运行条件下的长期稳定性。

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