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用于高效非晶硅异质结太阳能电池的掺杂氢化纳米晶氧化硅层
摘要： 氢化纳米晶氧化硅（nc-SiOx:H）层在硅异质结（SHJ）太阳能电池的载流子选择性接触中展现出优异的光电性能。然而，在本征氢化非晶硅（(i)a-Si:H）层上生长薄层（小于20纳米）时，既要实现高导电性又要保持晶体硅（c-Si）的钝化质量，在技术上具有挑战性。本文评估了基于高透明nc-SiOx:H层的SHJ接触堆栈光电参数优化策略。通过等离子体增强化学气相沉积法，我们首先研究了主要沉积条件的变化对光电参数的影响，制备出折射率低于2.2且暗电导率高于1.00 S/cm的薄膜。随后评估了掺杂层沉积前后不同表面处理工艺的电学特性。值得注意的是，我们将n型和p型接触的暗电导率分别从0.79提升至2.03 S/cm、从0.02提升至0.07 S/cm。研究发现(i)a-Si:H沉积后的界面处理不仅能促进纳米晶快速形核，还能改善c-Si钝化质量。由此，前/背接触电池的填充因子绝对值提升了13.5%，从65.6%增至79.1%。我们分别实现了前结和后结结构21.8%与22.0%的转换效率?；趎c-SiOx:H的接触堆栈光学优势显著：相比(n)a-Si:H，其短路电流密度平均提高1.5 mA/cm2，电池效率绝对值提升近1%。
关键词： 硅异质结（SHJ）、载流子选择性接触（CSCs）、界面处理、光电特性、氢化纳米晶氧化硅（nc-SiOx:H）
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用近本征半导体探究小非对称能带弯曲颗粒光催化剂中的电荷分离
摘要： 利用颗粒悬浮液进行光催化水分解是实现可再生氢燃料大规模生产的一种有前景的方法。先前研究假设此类光催化剂在水中的能带能级既平坦又对称，且其电荷分离由随机载流子扩散驱动。然而，光催化过程中观察到的载流子扩散不对称性如何形成尚不明确。为全面理解这一电荷分离过程，我们采用双面抛光的本征硅作为模型光吸收体，并通过载流子选择性接触的组合来操控载流子扩散方向。分别使用简并p型掺杂和n型掺杂的硅，以及原子层沉积生长的原位生长与退火TiO2覆盖层作为载流子选择性背接触和前接触。具有?；すδ艿腡iO2层与氧化镍助催化剂共同构成了适用于碱性溶液中光电化学析氢与水氧化的双功能稳定硅光电极。通过器件模拟分析实验结果，进一步深化了对半导体/液体结中光催化剂电荷分离过程的理解。结合实验与模拟研究表明：接触作用在本征硅层内建立了非对称能带弯曲，并主要通过载流子扩散驱动了定向电荷分离。通过在模拟中缩减硅层厚度，可类比颗粒光催化剂中的电荷分离现象。基于对本征硅的研究认知，我们进一步揭示：光催化剂通常确实需要非对称能带弯曲来驱动扩散性电荷分离，且还原与氧化催化位点间0.45电子伏特的微小能带边缘偏移，可通过采用SrTiO3模型吸收体建立超过1.23伏的稳态光电压以实现全水分解。该研究为设计高效稳定的颗粒光催化剂（特别是采用Si和III-V族半导体并配备TiO2等?；げ愕奶逑担┨峁┝酥匾傅?。
关键词： 载流子选择性接触，颗粒光催化剂，电荷分离
更新于2025-09-22 23:20:04
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载流子选择性接触硅太阳能电池J-V特性和Suns-Voc特性异常行为的研究
摘要： 研究了工艺和配置相关的载流子选择性Ag/ITO/MoOx/n-Si/LiFx/Al硅太阳能电池，其转换效率介于6.5%至14.5%之间。通过光诱导电容-电压（C-V）、阻抗谱（IS）以及加偏压（白光、蓝光和红外光）量子效率（QE）测试，分析了部分电池在光照J-V曲线和Suns-VOC曲线中的异常特性。关联分析揭示了光照J-V曲线S形特征和Suns-VOC曲线转折点的物理成因：MoOx薄膜暴露空气后，前界面载流子积累及MoOx层传输效率低下导致了电池光照J-V和Suns-VOC曲线的异常表现，这分别体现为C-V曲线中的附加峰和IS曲线中的额外弧线。当去除LiFx层时，电池仅因肖特基势垒在Suns-VOC曲线中出现转折点。阻抗谱分析通过差异化响应解析了电池前结与背接触处的载流子传输问题。光照偏压依赖的量子效率分析证实了MoOx/c-Si界面存在载流子收集势垒，且背接触肖特基接触在EQE光谱中呈现不同响应特征。
关键词： 硅，周转，S形，异质结，氧化钼，太阳能电池，氟化锂，载流子选择性接触
更新于2025-09-19 17:13:59
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界面工程提升V2O5/n-Si异质结光电探测器的光响应性能与稳定性
摘要： 过渡金属氧化物（TMOs）已被证明是高效晶体硅异质结太阳能电池中掺杂层的理想替代材料。然而非故意氧化会导致界面处严重的载流子复合，从而造成光电转换效率低下和稳定性差的问题。本研究通过热蒸镀法在纳米多孔金字塔硅结构上制备超薄V2O5薄膜，成功构建了自供电、宽波段、快速响应的V2O5/n-Si异质结光电探测器（PDs）。通过界面工程的结构优化与表面甲基钝化处理，显著提升了V2O5/n-Si PDs的光电探测性能与稳定性。该器件展现出高达1.4×10?的开/关比、9.5微秒的快速响应速度、185 mA·W?1（@940 nm）的高响应度以及1.34×1012 Jones的高比探测率?；谀艽帕蟹治?，优异的光电响应性能主要归因于甲基钝化后实现的载流子高效分离，同时界面内建电场也加速了电荷载流子的分离。本研究为其他TMOs基异质结的制备提供了参考，并对理解异质结中的载流子输运机制具有重要启示意义。
关键词： 载流子选择性接触，异质结光电探测器，过渡金属氧化物，界面工程
更新于2025-09-16 10:30:52
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AIP会议录 [美国物理联合会出版社第15届聚光光伏系统国际会议（CPV-15）- 摩洛哥非斯（2019年3月25-27日）] 第15届聚光光伏系统国际会议（CPV-15）- 通过导电原子力显微镜评估硅太阳能电池载流子选择性钝化层中的局域垂直电流形成
摘要： 载流子选择性接触在高效率硅太阳能电池概念的开发和优化中日益受到关注。特别是超薄氧化层与多晶硅层相互作用的钝化机制成为焦点，隧穿电流及所谓针孔导电性的起源也引发讨论。目前许多工艺参数及其对钝化效果的影响尚不明确。本研究考察了不同工艺制备的Si/SiOx/多晶硅层体系的电学特性。为此，我们采用新开发的图像计算软件工具，通过导电原子力显微镜对界面氧化物的电流路径密度进行高分辨率电学评估，以测定垂直方向的电流路径密度。我们比较了两种厚度（n+ PECVD）多晶硅层在各自最佳退火温度（对应最高i-VOC值）下的表现。针对臭氧氧化层研究了三种退火温度（最佳钝化温度、低于和高于该温度）的影响，并通过TMAH法分析针孔密度。最后，我们探究了三种界面氧化物（各自处于最佳钝化状态）的层叠结构最优特性。
关键词： 硅太阳能电池、针孔导电性、钝化层、载流子选择性接触、导电原子力显微镜
更新于2025-09-16 10:30:52
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原子层沉积TiOx纳米层在晶体硅太阳能电池中可调载流子选择性的起源
摘要： 通过原子层沉积法制备的氧化钛（TiOx）纳米层被研究作为晶体硅（c-Si）太阳能电池载流子选择性接触的应用。虽然已知TiOx可作为电子接触层，但本研究发现其选择性可根据沉积条件、后处理工艺及所用金属电极的功函数，在电子选择性与空穴选择性之间广泛调控。采用TiOx与本征氢化非晶硅缓冲层组合时，测试结构分别展现出高达720 mV（电子选择性接触）和650 mV（空穴选择性接触）的开路电压（Voc）。表面光电压与电容-电压测试表明，载流子选择性取决于TiOx诱导产生的c-Si能带弯曲程度——该效应不仅受Si/TiOx界面有效功函数差控制，还与TiOx层中存在的负固定电荷相关。这一新发现颠覆了此前仅由Si/接触界面非对称能带偏移决定选择性的载流子传输模型，凸显了诱导能带弯曲产生载流子耗尽/反型状态的作用，及其在c-Si吸收层中的选择性效应重要性。
关键词： 氧化钛，太阳能电池，载流子选择性接触，原子层沉积
更新于2025-09-16 10:30:52
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III-V族太阳能电池的非外延载流子选择性接触：综述
摘要： 过去几年中，载流子选择性接触已成为降低传统掺杂p-n结太阳能电池复杂性和损耗的手段。然而与硅、钙钛矿、硫属化合物等其他光伏材料相比，III-V族太阳能电池的这一研究领域仍处于起步阶段。这可能是因为通过MOCVD（金属有机化学气相沉积）和MBE（分子束外延）等外延生长技术相对容易获得高质量的III-V族太阳能电池材料。但当前外延生长的III-V族太阳能电池成本极高，难以参与地面市场竞争，因此研究人员正在开发薄膜气-液-固（TF-VLS）、氢化物气相外延（HVPE）和闭空间气相传输（CSVT）等替代生长方法，这些方法的成本远低于外延III-V族太阳能电池。不过目前这些较新的低成本生长技术在制备可控p-n结以及重掺杂窗口层和背场层时仍面临严重的优化难题，在此情况下载流子选择性接触能发挥巨大优势。本综述将介绍III-V族太阳能电池应用载流子选择性接触的最新研究成果，并探讨其未来前景、挑战及采用该技术的新型器件概念。
关键词： 钝化、III-V族太阳能电池、异质结、窗口层、载流子选择性接触
更新于2025-09-12 10:27:22
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利用无掺杂接触堆叠缓解高效硅太阳能电池后电极中的等离激元吸收损耗
摘要： 传统晶体硅（c-Si）太阳能电池通常通过掺杂硅来实现载流子选择性，但掺杂剂的存在会因寄生吸收和载流子复合导致固有性能限制。采用非硅电子/空穴传输层开发替代性载流子选择性接触技术，有望克服这些缺陷，同时降低c-Si太阳能电池的成本和/或简化制备工艺。然而，目前尚未展示出能与传统器件相媲美的非硅接触高功率转换效率（PCE）电池。本研究通过将低压化学气相沉积（LPCVD）氧化锌（ZnO）作为电子传输层引入c-Si太阳能电池，为该技术的实现提供了关键突破。研究发现：置于器件背面的厚膜（75纳米）ZnO经LiFx/Al覆盖层处理后，既能实现高效电子选择性，又能抑制寄生红外吸收。随后将这些电子选择性接触与基于MoOx的空穴收集接触集成于器件正面，制备出全区域无掺杂接触太阳能电池。概念验证器件实现了21.4%的PCE，创下该新型器件类别纪录，并达到传统工业太阳能电池水平。
关键词： 氧化锌、等离激元吸收、晶体硅太阳能电池、载流子选择性接触、无掺杂接触
更新于2025-09-11 14:15:04
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MoO?/GaAs(001)混合结构的温度依赖性界面稳定性
摘要： 我们报道了生长温度和生长后退火对GaAs(001)衬底上薄层MoO3薄膜界面形成及膜结构的影响，这对于未来作为III/V族半导体自旋电子学、光电子学或光伏器件中载流子选择性接触或扩散屏障的应用具有重要意义。生长和生长后退火过程采用模拟异质结构生长和光刻工艺的方式进行。高分辨透射电子显微镜显示，在200°C以下为纳米晶（"非晶"）生长，在约400°C时转变为多晶生长。能量色散X射线光谱的空间分辨化学分析表明，在薄膜沉积和退火过程中，MoO3/GaAs(001)界面均发生强烈互混。我们的结果证实了在沉积初始阶段界面形成过程中发生的互混具有重要作用。
关键词： 混合、温度依赖性、界面稳定性、GaAs(001)、扩散势垒、三氧化钼、载流子选择性接触
更新于2025-09-10 09:29:36