南開大學(xué)**ACS Appl. Electron. Mater.: 制備高透明導(dǎo)電摻鎵氧化鋅薄膜實現(xiàn)高效硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池

發(fā)表時間：2024-11-08 16:43

主要內(nèi)容

銦（In）的消耗是太瓦級硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽能電池的一個障礙。為了減少銦的使用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)經(jīng)濟環(huán)保的透明電極已成為一個關(guān)鍵問題。在這篇文章中，南開大學(xué)陳新亮等人報道了在室溫下通過反應(yīng)等離子體沉積（RPD）生長ZnO:Ga₂O₃（GZO）作為透明導(dǎo)電氧化物（TCO）層的晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池。同時，以磁控濺射氧化銦錫（ITO）透明導(dǎo)電層的SHJ太陽能電池作為參考進行了比較。GZO薄膜表現(xiàn)出良好的結(jié)晶度和（002）擇優(yōu)取向。

研究團隊系統(tǒng)地研究了不同摻雜濃度的GZO薄膜光學(xué)和電學(xué)特性。在摻雜濃度為3.0 wt %、厚度為545 nm的條件下，GZO薄膜的載流子濃度和電子遷移率分別達到2.95×10²⁰/cm³和32.56 cm²/V·s；因此，獲得了7.46×10^-4 Ω cm的電阻率。在400-1200nm波長范圍內(nèi)，玻璃/GZO薄膜的平均透過率為83.3%。計算得到GZO/n-a-Si:H的接觸電阻為48.0 mΩ cm²。

由于在薄膜沉積過程中界面損傷較小，GZO-SHJ太陽能電池表現(xiàn)出更高的少數(shù)載流子壽命，從而獲得更高的Voc。GZO-TCO薄膜用于SHJ太陽能電池，器件效率達到21.48%。結(jié)果表明，鎵摻雜的GZO提高了電導(dǎo)率并調(diào)節(jié)了氧空位。通過低轟擊RPD技術(shù)生長的 In-free TCO將有助于推動硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

文獻信息

Highly Transparent Conductive Gallium-Doped Zinc Oxide Thin Films Grown by Reactive Plasma Deposition for Silicon Heterojunction Solar Cells

Xinliang Chen*, Xiaofeng Wang, Bingquan Liang, Aixin Sun, Diannan Li, Zheng Wang, Liyuan Hu, Dekun Zhang, Huizhi Ren, Guofu Hou, Ying Zhao, Xiaodan Zhang, Minghao Qu, Shi Yin, Xiaoning Ru, Miao Yang, Xixiang Xu

https://doi.org/10.1021/acsaelm.4c01716