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通过反应等离子体沉积法制备的用于硅异质结太阳能电池的创新型宽光谱MGZO透明导电薄膜

DOI：10.1021/acsaem.9b02064 期刊：ACS Applied Energy Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 本研究通过反应等离子体沉积（RPD）技术结合软薄膜生长工艺，开发出宽光谱镁镓共掺杂氧化锌（MGZO）透明导电薄膜。在无需任何刻意基底加热处理的情况下，12分钟内即可制备出功函数约4.36 eV的MGZO薄膜。厚度为480纳米的MGZO薄膜在紫外-可见-近红外波段（波长约400-1200纳米）展现出约9.9×10?? Ω·cm的低电阻率和约82.6%的高透光率。XRD谱图显示随着薄膜厚度增加，MGZO薄膜呈现(103)晶向择优生长。基于480纳米厚MGZO前电极的硅异质结（SHJ）太阳能电池研制成功，截面SEM图像证实MGZO薄膜具有优异连续性，且c-Si金字塔结构顶部与底部均无裂纹与针孔。通过引入超薄SnOx缓冲层优化p-a-Si:H/TCO界面，进一步提升了电池效率。同时制备出双面MGZO薄膜的硅异质结太阳能电池，转换效率达19.02%。这些实验结果表明，低成本RPD法制备的MGZO透明导电氧化物材料可作为传统SHJ太阳能电池及其他光电器件中常用In?O?基材料的商业适用替代品。
作者： Zhongxin Zhou，Yunlong Zhang，Xinliang Chen，Shengzhe Li，Ying Zhao，Xiaodan Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过反应等离子体沉积（RPD）技术制备宽谱Mg和Ga共掺杂氧化锌（MGZO）透明导电薄膜，用于硅异质结（SHJ）太阳能电池，旨在以低成本替代传统In2O3基材料，同时实现高透光率和低电阻率。

研究成果

通过反应等离子体沉积（RPD）技术成功制备出具有高透光率和低电阻率的宽光谱MGZO透明导电氧化物（TCO）薄膜，并将其应用于异质结（SHJ）太阳能电池。引入超薄SnOx缓冲层改善了界面性能，从而获得更高的转换效率。在SHJ太阳能电池双面使用MGZO薄膜时实现了19.02%的转换效率，证明了RPD生长的MGZO作为光电器件中基于In2O3材料的低成本替代方案的潜力。

研究不足

该研究聚焦于通过反应等离子体沉积（RPD）法制备氧化镓锌镁（MGZO）薄膜并应用于异质结（SHJ）太阳能电池，但未深入探究RPD工艺的规?；ひ瞪尚行?，也未系统评估MGZO薄膜在实际工况下的长期稳定性。

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