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前部透明导电氧化物对背结硅异质结太阳能电池性能的影响：来自模拟与实验的见解

DOI：10.1016/j.solmat.2019.01.047 期刊：Solar Energy Materials and Solar Cells 出版年份：2019 更新时间：2025-10-22 19:40:53
摘要： 本研究详细比较了氧化铟锡（ITO）、铝掺杂氧化锌（ZnO:Al）和氢化氧化铟（IO:H）在后结硅异质结（SHJ）太阳能电池光照侧的应用。其中ITO是该应用领域的先进材料，ZnO:Al因成本效益高成为有吸引力的替代品，而IO:H则是具有高迁移率和优异光学特性的透明导电氧化物（TCO）。通过数值模拟，我们确定了由相应TCO和非晶二氧化硅（a-SiO2）盖层组成的双层减反射涂层系统的光学最优厚度。通过二维电学模拟，我们对比了前结与后结器件，展示了串联电阻（Rs）随TCO方阻（Rsh）和器件有效寿命（τeff）的变化规律。研究表明存在一个与τeff相关的临界TCO Rsh值，超过该值后，后结器件在Rs方面将优于前结设计。我们对含相应层的太阳能电池进行了分析，证明采用双层减反射涂层时，更薄的优化TCO层能提升电池性能。结论指出：为实现最高效率的太阳能电池性能，如器件模拟所示，需要采用高迁移率TCO（如IO:H）。但后结太阳能电池设计允许使用导电性较低的TCO（例如经济型ZnO:Al），其性能与ITO相当，为大规模生产中的材料替代提供了可能。
作者： Alexandros Cruz，Er-Chien Wang，Anna B. Morales-Vilches，Daniel Meza，Sebastian Neubert，Bernd Szyszka，Rutger Schlatmann，Bernd Stannowski
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过模拟和实验比较氧化铟锡（ITO）、铝掺杂氧化锌（ZnO:Al）和氢化氧化铟（IO:H）作为背结硅异质结（SHJ）太阳能电池前透明导电氧化物（TCOs）的性能。

研究成果

研究表明，高迁移率透明导电氧化物（如IO:H）有望在背结SHJ太阳能电池中超越其他受试TCO材料。然而，背结电池设计允许采用导电性较低的TCO材料（如ZnO:Al），其性能与ITO相当，为大规模生产提供了更具成本效益的替代方案。

研究不足

该研究揭示了IO:H最佳结晶化与热处理后i/p层钝化特性之间的权衡。IO:H退火工艺的热预算对器件而言过高，削弱了c-Si晶圆的钝化效果。

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