德国Forschungszentrum Juelich GmbH研究中心的科学家们制造了一种异质结硅太阳能电池,其前触点没有透明导电氧化物(TCO)。


TCO是一种既具有透明性又具有导电性的材料,几十年来一直用于接触式晶体硅(c-Si)异质结(SHJ)太阳能电池的两侧,为载流子收集提供横向传导。”我们最近的研究表明,银接触或铝接触可能是无TCO SHJ太阳能电池的候选材料,其效率可达到22%以上。到目前为止,我们还没有对这种类型的太阳能电池进行成本评估,在概念验证的第一步,我们使用了锡、铝和银(Ti/Au/Ag)作为接触金属,这些金属不适合大规模生产。”

德国科学家制造了不含TCO的硅太阳能电池 效率可达到22%以上

在发表在《焦耳》杂志上的研究报告《高效硅异质结太阳能电池的透明导电无氧化物正面接触》中,德国小组解释说,TCO确保了足够的横向导电性,但它具有良好但并不完美的传输性能,导致短路电流密度损失。


该电池由一个电阻率为1.09的掺磷n型直拉硅晶片构成Ω厚度170mm。采用Ti/Au/Ag金属堆与氢化非晶硅(a-Si:H)层接触。


TCO被c-Si吸收体的横向传导所取代。”没有TCO作为缓冲层,直接的金属/a-Si:H接触会降低钝化质量,这可以通过增加a-Si:H层的厚度来避免,”学者们说,并补充说,这些层是通过等离子体增强化学气相沉积系统沉积的。


这有助于提高电池两侧的填充系数,他们将此归因于后侧的接触电阻率降低。他们进一步解释说:"在直接的金属/Si:H接触中观察到金属扩散到a-Si:H层。为了抑制金属扩散,在a-Si:H表面进行了臭氧氧化,在无TCO的SHJ太阳能电池中产生了更好的开路电压,而没有增加接触电阻率。"


2.0x2.0 cm2的电池实现了超过22%的效率。"外部量子效率测量显示,通过用氮化硅(SiNx)层替代TCO层,电流有0.99 mA/cm2的增益,在这种设计中,SHJ太阳能电池中对铟的依赖得到了放松,同时可以避免TCO层的透明度和导电性之间的设计冲突"。研究人员总结道。


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