科学家提出晶体硅太阳能电池的新型双层结构

中国科学院上海先进研究院(SARI)的研究人员提出了一种由晶体硅(c-Si)太阳能电池中的不同过渡金属氧化物(TMO)薄膜组成的新型“双层”结构，以提高细胞的效率。

研究人员将 NiOx 和 MoOx 薄膜结合成双层结构，比单层薄膜更有效地从 c-Si 中提取“空穴载流子”。结果发表在细胞报告物理科学上。

“空穴载流子”带有正电荷。与极性相反的电子一起，它们是在 c-Si 吸收太阳光后产生的。通过将正空穴和负电子从 c-Si 提取到外部电路，太阳光被转换为可用电——这就是 c-Si 太阳能电池的作用。从 c-Si 中“提取”载流子至关重要，它们可以通过载流子选择性接触 (CSC) 实现，例如 TMO 薄膜。

CSC 在提高 c-Si 电池的功率转换效率 (PCE) 方面发挥着重要作用。现有的单层薄 TMO 薄膜如 MoO x或 NiO x不能有效地提取所需的载流子 - 主要是空穴，从而导致 c-Si 太阳能电池的效率平庸。

然而，在 NiO x /MoO x双层结构中，MoOx 可以在界面处引起能带弯曲，这有利于空穴载流子的提取。此外，NiO x有助于阻挡不需要的电子载流子。这通过能带对准模拟和少数载流子寿命测量得到证实。

利用这些特性，研究人员报告说，在采用 NiO x /MoO x双层的c-Si 太阳能电池中，PCE 达到了 21.31% 。

此外，在硅表面形成额外的超薄SiO x层可以进一步抑制复合等损耗路径。

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