有机材料在晶体硅电池中的应用

【作者】 张旭宁； 王笑； 李文恒； 陈静伟； 高青； 陈剑辉；

【机构】 河北大学物理科学与技术学院部省共建光伏协同创新中心；

【摘要】 表面钝化技术在硅基半导体器件中发挥着至关重要的作用。[1-3]同样对于晶体硅太阳电池而言,诸如氢化非晶氮化硅(a-SiNx:H)和非晶氢化硅(a-Six:H)、SiO2、Al2O3等电介质钝化层对抑制表面载流子复合起到了至关重要的作用[4-7]。例如,采用SiOx或a-Si:H作为钝化层的n型晶体硅太阳电池效率高达～25%[8]。然而,这些令人印象深刻的功率转换效率(PCE)通常需要采用昂贵的重型设备、高温/真空工艺和后退火处理工艺,这些技术路线相当复杂,无疑增加了电池的生产成本。当前复杂的钝化技术限制了晶体硅光伏(PV)的发展。因此,需要一种简化的钝化技术继续推进硅太阳电池的发展。这种钝化技术需要满足:(i)毫秒级少子寿命的高质量钝化效果;(ii)简易非真空、室温工艺;(iii)廉价的材料和可大面积制造生产。因此,新的钝化技术应该使硅材料的钝化变得简单,并彻底改变目前工业化晶体硅电池的生产工艺。本文中我们开发了一种低温非真空大面积有机钝化材料喷涂技术,可实现对晶体硅材料以及晶体硅太阳电池的高效钝化。并且阐明了影响有机材料钝化效果及稳定性的机理。同时,从光致发光(PL)数据可知,在大面积晶体硅材料界面钝化中呈现良好的钝化效果。同时,调研了水分子对界面钝化效果及稳定性的影响,提出了新颖的技术有机钝化薄膜的制备工艺:"湿法制备和干法使用"更多还原