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Aluminum-Doped Zinc Oxide as Front Electrode for Rear Emitter Silicon Heterojunction Solar Cells with High Efficiency

DOI:10.3390/app9050862 期刊:Applied Sciences 出版年份:2019 更新时间:2025-11-14 15:25:21
摘要: Transparent conductive oxide (TCO) layers of aluminum-doped zinc oxide (ZnO:Al) were investigated as a potential replacement of indium tin oxide (ITO) for the front contact in silicon heterojunction (SHJ) solar cells in the rear emitter configuration. It was found that ZnO:Al can be tuned to yield cell performance almost at the same level as ITO with a power conversion efficiency of 22.6% and 22.8%, respectively. The main reason for the slight underperformance of ZnO:Al compared to ITO was found to be a higher contact resistivity between this material and the silver grid on the front side. An entirely indium-free SHJ solar cell, replacing the ITO on the rear side by ZnO:Al as well, reached a power conversion efficiency of 22.5%.
作者: Daniel Meza,Alexandros Cruz,Anna Belen Morales-Vilches,Bernd Stannowski,Lars Korte
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Investigating the use of aluminum-doped zinc oxide (ZnO:Al) as a replacement for indium tin oxide (ITO) in the front contact of silicon heterojunction (SHJ) solar cells in the rear emitter configuration to achieve high efficiency.

ZnO:Al can be used as a front TCO in rear emitter SHJ solar cells with only a minimal efficiency loss compared to ITO, demonstrating its potential as a cost-effective and indium-free alternative. The higher contact resistivity between ZnO:Al and the silver grid is identified as the main factor limiting its performance, suggesting areas for further optimization.

The study found that ZnO:Al layers have a higher contact resistivity with the silver grid compared to ITO, which slightly reduces the fill factor and overall efficiency of the solar cells. The optical absorption of ZnO:Al is also slightly higher than that of ITO, which could affect the short-circuit current density.

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