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氢在调控背发射极硅异质结太阳能电池a-Si:H/c-Si界面钝化及能带排列中的作用

DOI：10.1007/s10854-020-03486-5 期刊：Journal of Materials Science: Materials in Electronics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 提升本征氢化非晶硅(a-Si:H(i))薄膜的接触特性对实现高效硅异质结(SHJ)太阳能电池至关重要。本研究采用热丝化学气相沉积(HWCVD)技术，通过调节氢稀释比例来优化a-Si:H(i)薄膜的微观结构，以应用于背发射极SHJ太阳能电池。研究发现：低稀释比下高氢含量伴随的高价带偏移会降低填充因子(FF)；而高稀释比时与外延生长相关的高界面缺陷密度则同时导致FF和开路电压(VOC)恶化。特别值得注意的是，中等稀释比制备的最致密薄膜具有最紧密的结构，其氢主要以孤立态而非团簇态存在。最终，采用优化后的a-Si:H(i)层使SHJ太阳能电池效率高达22.5%，这归因于FF的显著提升——该提升源自a-Si:H(i)/c-Si界面钝化质量的改善及合理的能带排列。本研究清晰揭示了SHJ器件参数与a-Si:H(i)/c-Si界面特性之间的关联，可为追求高效SHJ太阳能电池的a-Si:H钝化层设计提供指导。
作者： Zhuopeng Wu，Zhengxin Liu，Liping Zhang，Wenzhu Liu，Renfang Chen，Zhenfei Li，Fanying Meng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究氢在改性a-Si:H/c-Si界面钝化及带阶中的作用，以实现后发射极硅异质结太阳能电池的高效率。

研究成果

采用中等稀释比0.45获得的最佳a-Si:H(i)层实现了优异的钝化质量和合理的能带排列，从而增强了a-Si(i)/c-Si异质结的空穴传输能力，最终使SHJ太阳能电池获得了最高的填充因子（FF）和转换效率（Eff）。这项工作为追求高效RE-SHJ太阳能电池中a-Si:H(i)钝化层的设计提供了有价值的指导。

研究不足

该研究聚焦于氢在改善非晶硅：氢/单晶硅界面钝化及能带排列中的作用，通过优化沉积工艺和材料特性，为进一步提升太阳能电池效率提供了潜在改进方向。

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