开发高导电杂纳米晶体薄薄膜,用于异质连接太阳能电池的应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 太阳能光伏发电是如何实现的
• 半导体物理 半导体物理

背景情况:

• 异连接 (SHJ) 太阳能电池需要高效的电子选择性层以获得最佳性能.
• 添加的化无形 (n-a-Si:H) 是常用的,但可以改进.
• 纳米晶体在电子和被动化特性方面具有潜在的优势.

研究的目的:

• 为了研究添加的化纳米晶 (n-nc-Si:H) 薄膜的血增强化学蒸汽沉积 (PECVD) 增长.
• 为了评估n-nc-Si:H薄膜作为SHJ太阳能电池中的电子选择性层.
• 为了将薄膜特性与设备性能相关联.

主要方法:

• 用等离子增强化学蒸汽沉积 (PECVD) 进行n-nc-Si:H膜生长.
• 光学发射光谱 (OES) 用于研究前体气体解离.
• 拉曼光谱法用于确定晶体分数.
• 电气测量 (暗电导率,激活能量) 的电影.
• 使用n-nc-Si:H和n-a-Si:H层的SHJ太阳能电池的制造和表征.

主要成果:

• 优化的n-nc-Si:H薄膜 (122 mW cm−2功率密度,~2%的P兴奋剂) 显示了53%的拉曼结晶度,43 S cm−1暗电导率和23 meV激活能量.
• 与n-a-Si:H相比,n-nc-Si:H层提高了纹理c-Si表面被动度的两倍 (~2 ms).
• 使用n-nc-Si:H的SHJ电池表现出增强的开通电路电压和外部量子效率 (>650 nm).
• 填充系数由~71%增加到~75%由于接触电阻降低 (~271~61mΩ-cm2).

结论:

• 与n-a-Si:H相比,n-nc-Si:H膜在SHJ太阳能电池中充当了优越的电子选择层.
• 提高n-nc-Si:H的表面被动性和载体选择性,可以提高太阳能电池的性能.
• 使用n-nc-Si:H层实现了~19.90%的功率转换效率和~21.90%的伪效率.