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利用径向结纳米线结构从极低少数载流子寿命衬底制备高效太阳能电池

DOI：10.1021/acsnano.9b06226 期刊：ACS Nano 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 目前，光伏器件成本的很大一部分与其对高质量吸收材料的需求有关，尤其是对于III-V族太阳能电池而言。因此，能将低成本、低少数载流子寿命的材料转化为高效太阳能电池的技术，将对未来应用大有裨益。在此，我们利用径向p-n结纳米线结构，将少数载流子寿命不足100皮秒的低效p型InP衬底转化为高效太阳能电池。我们制备了p-InP/n-ZnO/AZO径向异质结纳米线太阳能电池，实现了17.1%的光伏转换效率——这是径向结纳米线太阳能电池报道过的最佳数值。其约95%的量子效率（550-750纳米波段）和31.3毫安/平方厘米的短路电流密度，在InP太阳能电池中均属顶尖水平。此外，我们还对该太阳能电池进行了先进的损耗分析，以评估其中不同的损耗机制。
作者： Vidur Raj，Kaushal Vora，Lan Fu，Hark Hoe Tan，Chennupati Jagadish
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过利用径向p-n结纳米线结构，将低成本、低少数载流子寿命的材料转化为高效太阳能电池。

研究成果

利用径向结纳米线架构与载流子选择性接触，极低寿命衬底可转化为高效太阳能电池。所制备的p-InP/n-ZnO/AZO异质结纳米线太阳能电池实现了16.2%的效率（有效面积效率=17.14%），并创下29.54 mA/cm2的短路电流密度纪录（有效面积Jsc≈31.3 mA/cm2）。该研究表明，径向异质结设计能利用平面效率极低且少数载流子寿命很差的衬底制造高效太阳能电池。

研究不足

太阳能电池中的复合电流主要源于耗尽区的复合，表明耗尽区复合电流较高。串联电阻导致填充因子相对较低，这可能是由AZO层和顶部金属接触引起的。

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