【摘 要】
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晶体硅太阳能电池占据着光伏市场的主导位置,目前多晶硅的生产线效率为16-18%,PERC电池的生产线效率已经达到了22%,非晶硅薄膜硅异质结(SHJ)太阳能电池获得目前实验室最高光电转换效率26.6%,但其相比于晶硅电池的极限理论效率(29.4%)仍有很大的差距。随着晶硅片质量的不断提高,接触处(金属与光子吸收层之间的区域)的复合损耗对于效率的影响也愈加明显,被认为是接近理论效率的最后障碍。如何跨
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晶体硅太阳能电池占据着光伏市场的主导位置,目前多晶硅的生产线效率为16-18%,PERC电池的生产线效率已经达到了22%,非晶硅薄膜硅异质结(SHJ)太阳能电池获得目前实验室最高光电转换效率26.6%,但其相比于晶硅电池的极限理论效率(29.4%)仍有很大的差距。随着晶硅片质量的不断提高,接触处(金属与光子吸收层之间的区域)的复合损耗对于效率的影响也愈加明显,被认为是接近理论效率的最后障碍。如何跨越这一障碍,消除接触处的复合损耗,这些都可以通过引入载流子选择性接触来解决。本文通过化学水浴法(CBD)配置前驱体溶液,利用旋涂法分别在多晶硅片表面和背面沉积SnO2和CuO薄膜作为载流子选择性接触层,通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和少子寿命测试仪对薄膜的结构、形貌、光学性能以及少子寿命进行表征;通过太阳能电池IPCE测试系统和光电响应(J-V)测试系统获得晶硅电池的量子效率、暗电流以及光电流曲线。本研究分别利用SnO2和CuO对硅片的正面和背面进行改性,研究不同前驱体浓度以及退火温度和时间对于少子寿命的影响。通过测试SnO2/Si复合电池的光电性能,证明SnO2作为电子选择层可以让电池正面的空穴被阻挡,从而使得Ag电极能够更加迅速的吸收电子,加速正面空穴-电子对的分离,降低了正面的复合损失;增加了硅片对于红外以及可见光的吸收。最终改性后的晶硅电池相对于原片来说短路电流提升了7.9%,光电转换效率提升了10.5%。其次利用CuO对硅片的背面进行改性,通过测试Si/CuO复合电池的光电性能,证明CuO在作为空穴选择层可以使电池背面的电子被阻挡,改善了硅片和Al电极之间的势垒高度,降低了电池背面的少数载流子复合,并且由于CuO空穴选择层的介入,使晶硅电池背面更易形成欧姆接触。最终改性后的晶硅电池相对于原片来说开路电压提升了6.4%,光电转换效率提升了7.4%。在此基础上制备SnO2/Si/CuO复合太阳能电池,通过载流子选择性接触实现低少子复合和高有效多子传输,并且改善电池的光谱吸收以及降低串联电阻。最终相比于原片来说光电转换效率提升了13.7%。
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