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随机纳米孔阵列及其在质子诱导剥离制备晶体硅薄膜用于太阳能电池中的应用

DOI：10.1038/s41598-019-56210-7 期刊：Scientific Reports 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 我们报道了基于质子注入剥离(PIE)技术制备的超薄晶硅薄膜(厚度低于50微米)高效电池加工工艺。亚微米级浅纹理对晶硅薄膜太阳能电池实现有效光捕获至关重要。本研究采用低熔点金属铟纳米颗粒(通过真空沉积并在室温下自发去润湿)的简易方法，制备了椭球形随机硅纳米孔阵列。结合干法/湿法刻蚀工艺并以铟纳米颗粒作为掩模，成功制备出椭球形随机硅纳米孔阵列。优化后的刻蚀工艺形成了与传统微金字塔相当的高效光捕获纳米结构。我们还开发了特别适用于晶硅薄膜PERC电池的激光烧结接触(LFC)工艺，通过优化激光参数实现了浅层LFC接触与低接触电阻的结合。最终将随机硅纳米孔阵列与LFC工艺应用于PIE技术制备的48微米晶硅薄膜，获得17.1%的最佳效率(未采用硅纳米孔阵列的平面PERC电池效率为15.6%)。同时证明该超薄硅片可实现16毫米的临界弯曲半径。
作者： Hyeon-Seung Lee，Jae Myeong choi，Beomsic Jung，Joonkon Kim，Jonghan Song，Doo Seok Jeong，Wook Seong Lee，Kyeong-Seok Lee，Byeong-Kwon Ju，inho Kim
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发基于质子注入剥离（PIE）技术制备的晶体硅薄膜的高效超薄硅太阳能电池加工技术，重点研究有效的光捕获和激光烧结接触（LFC）工艺优化。

研究成果

该研究成功开发了随机硅纳米孔阵列的制备工艺，并基于晶体硅薄膜优化了PERC太阳能电池的局部氟化非晶碳（LFC）工艺，实现了17.1%的最高转换效率。同时证实超薄硅片具有可弯曲性，表明其在柔性太阳能电池应用方面具有潜力。

研究不足

该研究的局限性在于仅使用铟纳米颗粒作为蚀刻掩模，并专注于通过等离子体浸没蚀刻(PIE)技术制备的硅薄膜。研究未涉及制造工艺的可扩展性及太阳能电池的长期稳定性。

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