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晶体硅太阳能电池透明钝化接触的优化

DOI：10.1109/JPHOTOV.2019.2947131 期刊：IEEE Journal of Photovoltaics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 研究并优化了一种用于晶体硅(c-Si)太阳能电池的高透明前接触层系统。该接触系统由湿化学法生长的硅隧道氧化层、通过热丝化学气相沉积(HWCVD)制备的氢化微晶碳化硅[SiO2/μc-SiC:H(n)]以及溅射沉积的掺铟氧化锡组成。由于仅采用极高带隙材料，该系统比现有非晶(a-Si:H)或多晶硅接触层具有更优异的太阳光透过性。通过研究μc-SiC:H(n)的电导率及热丝灯丝温度对接触性能的影响，发现通过提高掺杂浓度和晶粒尺寸，μc-SiC:H(n)电导率可提升12个数量级至最大值0.9 S/cm。这种电导率优化显著降低了接触电阻率。将该SiO2/μc-SiC:H(n)透明钝化前接触层应用于具有a-Si:H/c-Si异质结背接触的晶体硅太阳能电池后，实现了21.6%的最高转换效率和39.6 mA/cm2的短路电流密度。与采用a-Si:H/c-Si异质结前接触的参考电池相比，所有器件在短波区域均表现出更优异的量子效率。此外，这些透明钝化接触层无需任何后处理工艺（如成膜气体退火或高温再结晶）。
作者： Malte K?hler，Manuel Pomaska，Alexandr Zamchiy，Andreas Lambertz，Weiyuan Duan，Florian Lentz，Shenghao Li，Vladimir Smirnov，Thomas Kirchartz，Friedhelm Finger，Uwe Rau，Kaining Ding
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究并优化一种高透明度的晶体硅(c-Si)太阳能电池前接触层系统，重点在于提高电导率、降低接触电阻率，同时保持高透明度。

研究成果

为c-Si太阳能电池开发的透明钝化接触（TPC），由SiO2/μc-SiC:H(n)构成，相比传统接触层展现出更优异的透光性和电学性能。通过优化μc-SiC:H(n)沉积过程中的灯丝温度，可显著提升电导率并降低接触电阻率，从而使太阳能电池实现21.6%的最高功率转换效率。该TPC无需后处理工序，具有精简的工艺流程。

研究不足

该研究的局限性在于钝化质量对沉积条件（尤其是灯丝温度）的敏感性，而灯丝温度会影响电导率和接触电阻率。沉积后直接获得高钝化质量的确切机制仍在研究中。

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