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光伏材料与器件团队对新型电子选择性接触在硅基高效太阳电池的应用研究
2021-11-24 11:24     (点击: )
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近期,我院光伏材料与器件团队在国际权威期刊SolarEnergy(影响因子4.552)发表题为A novel passivating electron contact for high-performance silicon solar cells by ALD Al-doped TiO2的论文,报道了原子层沉积(ALD)铝(Al)掺氧化钛(TiO2)薄膜作为新型电子选择性接触在硅基高效太阳电池的应用。

由于氧化钛(TiO2)薄膜与硅接触形成的小导带阶和大价带阶,以及其对硅表面优异的钝化效果,所以将其作为电子选择性接触材料在高效硅太阳电池上的应用引起了广泛关注。与此同时,掺入少量杂质有望提高薄膜的性能。为了提高其钝化性和导电性,借助了密度泛函理论(DFT),研究了Al掺杂的TiO2(ATO)的电子能带结构。利用ALD成功制备了ATO薄膜,并系统研究了ATO的元素组成、钝化性、热稳定性、导电性和光学性能。在晶硅衬底上同时实现了1.9 ms的超高有效少数载流子寿命(τeff)和0.1 Ω·cm2的低接触电阻率(ρc)。与此同时,发现ATO薄膜比TiO2薄膜具有更好的热稳定性。最后,在大面积(118.7 × 100 mm2)p型钝化发射极和背面(PERC)太阳电池的发光面沉积了具有最佳Al掺杂量的ATO薄膜,实现了21.4%的最佳效率,明显高于沉积了纯TiO2的PERC太阳电池。这项工作表明ATO是一种非常有发展潜力的电子选择性接触材料,为实现高效晶硅太阳电池提供了新途径。

该文章第一作者为我校2019级硕士研究生刘莹,通讯作者为黄增光教授。新南威尔士大学光伏与可再生能源工程ag亚洲集团 ag85856为文章合作单位,Bram Hoex教授为共同通讯作者。

文章来源:Ying Liu, Borong Sang, Md. Anower Hossain, Kun Gao, Hao Cheng, Xiaomin Song, Sihua Zhong, Linxing Shi, Wenzhong Shen, Bram Hoex*, Zengguang Huang*.(2021) A novel passivating electron contact for high-performance silicon solar cells by ALD Al-doped TiO2. solar energy 228 (2021) 531–539.

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.09.083

图1.(a)在1015cm-3注入水平下,具有不同Al:Ti比例的ATO薄膜的c-Si样品的有效少数载流子寿命与退火温度的关系;(b)在不同的注入水平下,300℃退火后ATO薄膜钝化的n型c-Si的有效少数载流子寿命;(c)TLM测试的ATO薄膜IV曲线,插图展示了用于TLM测量的样品示意图;(d)由TLM测定的c-Si上未掺杂TiO2和不同比例ATO薄膜的接触电阻;(e)电池结构示意图;(f)应用Al0.20Ti0.36O或纯TiO2薄膜的PERC太阳电池的IQE、反射率、(g)EQE;(h)应用了Al0.20Ti0.36O薄膜,转换效率为21.4%的冠军器件的I-V、P-V曲线、(i)照片和(j)PL图像。

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