硅異質(zhì)結(jié)(SHJ)太陽(yáng)能電池憑借其優(yōu)異的鈍化性能和載流子選擇性接觸,已實(shí)現(xiàn)單結(jié)最高效率(26.81%)。然而,傳統(tǒng)背接觸(IBC)結(jié)構(gòu)因復(fù)雜的背面圖案化工藝限制了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文提出一種新型FBC-SHJ(前/背接觸硅異質(zhì)結(jié))太陽(yáng)能電池,前側(cè)引入新型堆疊(n)nc-Si:H/MoO?/TCO,背側(cè)采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)p型接觸堆疊(如p-nc-Si:H),以獨(dú)立評(píng)估前側(cè)電子傳輸性能。美能TLM接觸電阻測(cè)試儀作為核心測(cè)試工具,在驗(yàn)證新型MoO?基接觸堆疊的界面性能中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
FBC-SHJ太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Millennial Solar

(A) IBC-SHJ太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu);(B) 對(duì)稱接觸電阻率測(cè)試樣品結(jié)構(gòu);(C) FBC-SHJ太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)IBC架構(gòu)中,p型nc-Si:H覆蓋層的高導(dǎo)電性導(dǎo)致分流電阻低。FBC-SHJ太陽(yáng)能電池在本研究中作為驗(yàn)證新型MoO?基電子收集接觸堆疊性能的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)載體。本文采用超薄MoO?(<2 nm)作為全區(qū)域覆蓋層,其低橫向?qū)щ娦?/strong>顯著減少漏電。電子通過(guò)(n)nc-Si:H/MoO?/TCO堆疊收集,空穴通過(guò)(i)a-Si:H/MoO?/TCO堆疊收集,實(shí)現(xiàn)載流子分離。
傳輸機(jī)制分析
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(n)nc-Si:H/MoO?接觸的平衡態(tài)能帶圖
通過(guò)TCAD仿真揭示了MoO?堆疊的能帶特性:(n)nc-Si/H與MoO?界面形成電子累積區(qū),費(fèi)米能級(jí)高于導(dǎo)帶,電子通過(guò)熱離子發(fā)射和直接隧穿傳輸,完全在導(dǎo)帶內(nèi)完成。相較于傳統(tǒng)隧穿接觸,MoO?的n型特性避免了價(jià)帶復(fù)合損失。
接觸電阻優(yōu)化
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不同等離子體處理的接觸電阻(ρc)
該研究制造了對(duì)稱接觸電阻測(cè)試樣品,以評(píng)估不同等離子體處理對(duì)接觸電阻的影響。結(jié)果表明,引入含硼等離子體處理(PTB)可以顯著降低接觸電阻,從平均183 mΩcm2降低到108 mΩcm2。這表明PTB 對(duì)于提高接觸性能具有積極作用。
FBC-SHJ 太陽(yáng)能電池的性能評(píng)估
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FBC-SHJ太陽(yáng)能電池性能參數(shù)
FBC-SHJ 太陽(yáng)能電池:實(shí)驗(yàn)比較了不同厚度的 n 型 nc-Si:H 層和等離子體處理對(duì)電池性能的影響。結(jié)果顯示,使用50 nm 厚的 n 型 nc-Si:H 層和PTB的電池表現(xiàn)出最佳性能,填充因子(FF)達(dá)到 81.56%,開(kāi)路電壓(VOC)超過(guò) 705 mV。
IBC-SHJ 太陽(yáng)能電池的制造與優(yōu)化
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IBC-SHJ太陽(yáng)能電池制造流程示意圖
IBC-SHJ 太陽(yáng)能電池的制造流程:
- 沉積本征非晶硅((i)a-Si:H)鈍化層與前表面場(chǎng)((n)nc-SiO?:H);
- 前后表面沉積SiO?保護(hù)層(800 nm與1600 nm);
- 全區(qū)域沉積(n)nc-Si:H層;
- 濕法刻蝕去除空穴收集區(qū)的(n)nc-Si:H與SiO?層;
- 沉積全區(qū)域MoO?與ITO層;
- 光刻圖案化與銀電極制備。

IBC-SHJ太陽(yáng)能電池J-V參數(shù)對(duì)比

最佳IBC-SHJ電池的J-V曲線與參數(shù)
通過(guò)光刻與濕法刻蝕優(yōu)化圖案化工藝,解決了小間距(300 μm)下的鈍化層損傷問(wèn)題。優(yōu)化后,IBC電池的VOC提升147 mV,F(xiàn)F提高10.7%,最佳電池效率達(dá)21.14%,分流電阻>150 kΩ·cm2,接近實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)FBC電池水平。FBC-SHJ電池在本研究中作為技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái),成功展示了MoO?基接觸堆疊在簡(jiǎn)化工藝與提升效率方面的潛力。實(shí)驗(yàn)證明,MoO?的低橫向?qū)щ娦?/strong>顯著提升分流電阻,PTB處理優(yōu)化了接觸界面性能。優(yōu)化后的IBC電池效率達(dá)21.14%,且具備24%以上的效率潛力。
美能TLM接觸電阻測(cè)試儀
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美能TLM接觸電阻測(cè)試儀所具備接觸電阻率測(cè)試功能,可實(shí)現(xiàn)快速、靈活、精準(zhǔn)檢測(cè)。
靜態(tài)測(cè)試重復(fù)性≤1%,動(dòng)態(tài)測(cè)試重復(fù)性≤3%
線電阻測(cè)量精度可達(dá)5%或0.1Ω/cm
接觸電阻率測(cè)試與線電阻測(cè)試隨意切換
定制多種探測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量和分析
美能TLM接觸電阻測(cè)試儀憑借其高精度、多功能性與定制化設(shè)計(jì),為本研究中的界面工程優(yōu)化與電池性能驗(yàn)證提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐,確保了從材料特性到電池效率的全鏈條研究可靠性。
原文出處:Interdigitated-back-contacted silicon heterojunction solar cells featuring novel MoOx-based contact stacks
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