UV/O₃优化对NiO_x:Ag薄膜及NiO_x:Ag/c-Si太阳电池的影响

【作者】 赵俊峰； 杨旭东； 张仲卿； 姚毅峰； 马静怡； 刘玮；

【机构】 薄膜光电子技术教育部工程研究中心,天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室,南开大学,电子信息与光学工程学院；

【摘要】 晶硅异质结（Heterojunction technology,HJT）太阳电池具有结构简单、转换效率高、低光致衰减、温度系数低等优点。然而传统的HJT电池中由于p型a-Si:H薄膜带隙较小而存在的严重寄生吸收以及非晶硅和晶体硅之间存在的能带不匹配等问题,限制了HJT电池的进一步发展。因此寻找新型宽带隙材料替代非晶硅对提高器件效率具有重要意义。本工作基于课题组曾提出的化合物晶硅异质结电池HCT（Heterojunction with Compound Thin-layer）结构,用宽带隙化合物NiOx替代非晶硅,减少寄生吸收现象,从而有效提升短路电流^[1-2]。本文以氧化镍为靶材,采用反应溅射技术通过调控氧含量以及银掺杂量制备了NiO_X:Ag薄膜作为c-Si太阳能电池的空穴传输层,金属银离子掺杂有效的改变了氧化镍薄膜的组分,提高了Ni³⁺/Ni²⁺的比例,降低了NiOx和晶硅之间的接触电阻。此外,还通过UV/O₃以及高温退火等手段对NiO_X:Ag薄膜进行后处理优化,一方面提高了NiO_X:Ag薄膜的结晶性,另一方面改善了NiO_X:Ag薄膜表面存在的颗粒状团簇和界面缺陷等问题,同时也将薄膜内存在的Ag单质氧化成Ag+,增大载流子浓度,降低界面势垒高度,进而增强载流子的扩散和隧穿效应。所构建的c-Si/NiO_X:Ag异质结太阳电池的短路电流从33.2 mA/cm²提高到38.4 mA/cm²,转换效率达到14.4%。更多还原