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钟?#38469;?#30740;究员荣获中科院上海分院“杰出青年科技创新人才”称号
金属氧化物/硅异质结太阳电池研究取得进展
文章来源:    发?#38469;?#38388;:2019-09-03

近日,中国科学院上海高等研究院联合晋能清洁能源科技股份公司,在新型金属氧化物/硅异质结太阳电池研究中取得进展,相关结果以“Interfacial Behavior and Stability Analysis of p-Type Crystalline Silicon Solar Cells Based on Hole-Selective MoOX/Metal Contacts”为题发表在《Advanced Materials》子刊《Solar RRL》上(DOI: 10.1002/solr.201900274)。 

光生载流子?#30446;?#38388;有效分离和收集是晶体硅以及其他类型光伏器件的核心问题之一。在晶体硅表面形成载流子选择性接触层,允许一种载流子通过,而对另一种载流子起阻挡作用。相对传统的扩散掺杂技术,选择性接触层可以减缓重掺杂带来的不利因素(如俄歇复合、带宽变窄)。基于载流子选择性接触原理,非晶硅/晶体硅异质结(Heterojunction with Intrinsic Thin layerHJT)电池已实现规模化生产。高研院研发团队与晋能清洁能源科技股份公司联合开发的HJT产业技术已在6英寸电池片上获得24.7 %的效率。然而,HJT电池还面临着如热稳定性差、寄生光学吸收等问题。 

着眼于此,高研院李东栋研究员、殷敏副研究员及项目研发团队在p型晶体硅背面构筑了Si/MoOX/Alx<3)异质结全背接触电池(图1a),系统论证了MoOX?#30446;?#31348;传输性能、钝化性能及界面稳定性。考虑到金属AgCu在长波长有更高的反射率,进一步构建了p-Si/MoOX/Agp-Si/MoOX/Cu电池,分别得到了18.74%17.61%的转换效率,高于p-Si/MoOX/Al电池的16.36%p-Si/MoOX/Ag电池的大面积电池(246.21 cm2)效率亦达18.49%(图1b) 

1. ap-Si/MoOx/金属电池结构示意图;(bp-Si/MoOx/Ag大面积电池的J-V曲线;(c)退火前后Si/MoOx/金属界面电镜图 

文章通过仔细研究Si/MoOx/金属界面演化,揭示了电池效率衰减的原因。Si/MoOX极易发生氧化还原反应,在薄膜沉积过程中即形成SiOX过渡层;MoOx/金属界面则发生氧化还原反应(Al电极)(图1c)或金属原子的扩散(AgCu电极)。这些界面变化使得MoOx的电子态升高、功函数降低,影响其对空穴的选择性传输。本工作指出?#25628;?#25321;合适的MoOx临近层材料及界面精细调控对于提升MoOx基异质结电池稳定性的重要性。 

文章的第一作者是中国科学院上海高等研究院曹双迎博士。该工作受到了国?#26131;?#28982;科学基金委员会,上海市科委和中国科学院青年创新促进会等项目的资助。 

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