荷兰研究发现新氧化硅纳米涂层可提高异质结太阳能电池效率

2020-05-09      923 次浏览

日前,荷兰Delft理工大学的一个研究小组宣布,他们使用高度透明的氢化纳米晶氧化硅层,来改善硅异质结器件中触点叠层的光电性能。据说该材料具有出色的导电性能和良好的光学性能,能够提高晶体硅异质结太阳能电池的效率。


Delft小组表示,这新氧化硅层为常用的接触堆叠结构如氢化非晶硅((i)a-Si:H)提供了替代方案。后者的厚度有限,把它放置在电池向阳侧时,会产生很大的能量损失。科学家们曾经尝试加入更高剂量的物质来解决此类损耗,但他们发现,这会导致缺陷密度增加和载流子收集性能下降。


荷兰科学家声称,当他们将nc-Si:H层应用于载流子的选择性接触时,其在异质结硅电池接触堆中的光电性能得以改善,从而改善了光电参数。


研究人员在发表于《光伏新知》的论文《混合氢化纳米晶体氧化硅层对高效率c-Si异质结太阳能电池所起的作用》中写道:“该材料由嵌入非晶态基质中的小纳米晶体组成,在生长方向上具有确定的各向异性。”物质的各向异性与物体的磁性有关,根据其生长方向不同而不同。


N型具有更高的导电性


Delft小组所生产的实验室级太阳能电池测量值为7.84平方厘米,金属覆盖率为12.5%。研究人员说:“对于N型和P型层来说,当沉积过程中缺少二氧化碳时,可获得高导电性的nc-Si:H层。”


该小组观察到,在实验中,N型nc-SiOx:H层的导电性高于P型替代物。但是,科学家们声称,不管混合的种类是什么,混合的nc-SiOx:H层都具备了可调节光电特性,通常为定制选择性传输、增强电池性能提供了必要的灵活性。


改善填充系数


研究人员补充说,通过在接触叠层上使用界面处理,能够改善电池的填充因子,从而将后结电池效率的65.6%提高到前结器件中的77.9%。


“面积为3.92平方厘米的电池具有4.4%的金属覆盖率,其FF[填充因子]从77.9%提高到79.1%,从75.3%提高到78.6%,因此η从18.4%提高到21.8%,从18.3%提高到22%。通过优化前格栅、提升厚度,并使用更透明的导电氧化物,进一步改善了前结电池和后结电池的性能。”这样,在前结和后结配置中分别实现了21.8%和22%的电池效率。


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