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德國科學家制造了不含TCO的硅太陽能電池 效率可達到22%以上

鉅大LARGE  |  點擊量:334次  |  2023年07月11日  

德國ForschungszentrumJuelichGmbH研究中心的科學家們制造了一種異質(zhì)結(jié)硅太陽能電池,其前觸點沒有透明導電氧化物(TCO)。


TCO是一種既具有透明性又具有導電性的材料,幾十年來一直用于接觸式晶體硅(c-Si)異質(zhì)結(jié)(SHJ)太陽能電池的兩側(cè),為載流子收集提供橫向傳導?!蔽覀冏罱难芯勘砻鳎y接觸或鋁接觸可能是無TCOSHJ太陽能電池的候選材料,其效率可達到22%以上。到目前為止,我們還沒有對這種類型的太陽能電池進行成本評估,在概念驗證的第一步,我們使用了錫、鋁和銀(Ti/Au/Ag)作為接觸金屬,這些金屬不適合大規(guī)模生產(chǎn)。”


在發(fā)表在《焦耳》雜志上的研究報告《高效硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的透明導電無氧化物正面接觸》中,德國小組解釋說,TCO確保了足夠的橫向?qū)щ娦裕哂辛己玫⒉煌昝赖膫鬏斝阅埽瑢е露搪冯娏髅芏葥p失。


該電池由一個電阻率為1.09的摻磷n型直拉硅晶片構(gòu)成?厚度170mm。采用Ti/Au/Ag金屬堆與氫化非晶硅(a-Si:H)層接觸。


TCO被c-Si吸收體的橫向傳導所取代?!睕]有TCO作為緩沖層,直接的金屬/a-Si:H接觸會降低鈍化質(zhì)量,這可以通過增加a-Si:H層的厚度來避免,”學者們說,并補充說,這些層是通過等離子體增強化學氣相沉積系統(tǒng)沉積的。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

這有助于提高電池兩側(cè)的填充系數(shù),他們將此歸因于后側(cè)的接觸電阻率降低。他們進一步解釋說:"在直接的金屬/Si:H接觸中觀察到金屬擴散到a-Si:H層。為了抑制金屬擴散,在a-Si:H表面進行了臭氧氧化,在無TCO的SHJ太陽能電池中產(chǎn)生了更好的開路電壓,而沒有增加接觸電阻率。"


2.0x2.0cm2的電池實現(xiàn)了超過22%的效率。"外部量子效率測量顯示,通過用氮化硅(SiNx)層替代TCO層,電流有0.99mA/cm2的增益,在這種設計中,SHJ太陽能電池中對銦的依賴得到了放松,同時可以避免TCO層的透明度和導電性之間的設計沖突"。研究人員總結(jié)道。


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