異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中氫化本征非晶硅的設(shè)計(jì)

在硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池（SHJ）中，pn結(jié)由兩種不同形貌的硅形成，即一種是n型晶體硅（c-Si），另一種是p摻雜（III族）元素?fù)诫s）非晶硅（a-Si）。許多研究人員報(bào)告稱，改變摻雜水平、層數(shù)并添加其他材料層以實(shí)現(xiàn)更高的能量轉(zhuǎn)換效率。

圖1：(A)經(jīng)認(rèn)證的 SHJ 太陽(yáng)能電池的橫截面草圖和(B) TLM 圖案結(jié)構(gòu)

SHJ的高性能是由薄的氫化非晶硅(a-Si:H)緩沖層提供的卓越表面鈍化驅(qū)動(dòng)的，該緩沖層將主體與高度重組的金屬觸點(diǎn)分開(kāi)。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)750mV3的非常高的開(kāi)路電壓(VOC)。

新型SHJ太陽(yáng)能電池

目的SHJ太陽(yáng)能電池采用M2尺寸n型直拉(CZ)晶體硅晶片作為核心制造。這些晶圓首先經(jīng)過(guò)化學(xué)蝕刻以消除損傷，然后在堿性溶液中進(jìn)行處理，以在兩側(cè)獲得隨機(jī)的金字塔紋理。

然后，它們?cè)诔粞鹾?%稀釋的氫氟酸溶液中逐步清洗。此外，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工具分別在晶圓的兩側(cè)制造本征和摻雜a-Si:H的雙層。對(duì)于第二摻雜a-Si:H層，硅烷(SiH4)/氫氣(H2)流量比和厚度是變化的。

這種雙層對(duì)于提高效率至關(guān)重要。之后，以直流方式在晶片的兩側(cè)濺射一層氧化銦錫 (ITO)。ITO是一種透明的電子傳導(dǎo)金屬氧化物，用于許多電子顯示設(shè)備和太陽(yáng)能電池。

SHJ太陽(yáng)能電池的研究

本征a-Si:H層在SHJ太陽(yáng)能電池中具有多種作用，例如它充當(dāng)電極的載流子傳輸通道和表面鈍化層。具有多孔第一層和致密第二層的本征，a-Si:H雙層對(duì)于平衡鈍化和電荷載流子傳輸至關(guān)重要。由于低電導(dǎo)率，本征a-Si:H的微觀結(jié)構(gòu)及其厚度在太陽(yáng)能電池性能中起著重要作用。

光學(xué)分析表明，通過(guò)用更透明的n型結(jié)晶氫化氧化硅(nc-SiOx:H)層替換摻雜的a-Si:H 層，可以進(jìn)一步減少寄生吸收。英思特研究表明，優(yōu)化前TCO層而不是使用更高質(zhì)量的晶圓可能會(huì)略微提高快速提高效率的機(jī)會(huì)。這可以通過(guò)使用多個(gè)TCO層同時(shí)滿足電氣和光學(xué)。要求來(lái)實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：湯梓紅