中國科學(xué)院上海先進(jìn)研究院(SARI)的研究人員提出了一種由晶體硅(c-Si)太陽能電池中的不同過渡金屬氧化物(TMO)薄膜組成的新型“雙層”結(jié)構(gòu)，以提高細(xì)胞的效率。
研究人員將 NiOx 和 MoOx 薄膜結(jié)合成雙層結(jié)構(gòu)，比單層薄膜更有效地從 c-Si 中提取“空穴載流子”。結(jié)果發(fā)表在細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)上。
“空穴載流子”帶有正電荷。與極性相反的電子一起，它們是在 c-Si 吸收太陽光后產(chǎn)生的。通過將正空穴和負(fù)電子從 c-Si 提取到外部電路，太陽光被轉(zhuǎn)換為可用電——這就是 c-Si 太陽能電池的作用。從 c-Si 中“提取”載流子至關(guān)重要，它們可以通過載流子選擇性接觸 (CSC) 實(shí)現(xiàn)，例如 TMO 薄膜。
CSC 在提高 c-Si 電池的功率轉(zhuǎn)換效率 (PCE) 方面發(fā)揮著重要作用。現(xiàn)有的單層薄 TMO 薄膜如 MoO x或 NiO x不能有效地提取所需的載流子 - 主要是空穴，從而導(dǎo)致 c-Si 太陽能電池的效率平庸。
然而，在 NiO x /MoO x雙層結(jié)構(gòu)中，MoOx 可以在界面處引起能帶彎曲，這有利于空穴載流子的提取。此外，NiO x有助于阻擋不需要的電子載流子。這通過能帶對準(zhǔn)模擬和少數(shù)載流子壽命測量得到證實(shí)。
利用這些特性，研究人員報(bào)告說，在采用 NiO x /MoO x雙層的c-Si 太陽能電池中，PCE 達(dá)到了 21.31% 。
此外，在硅表面形成額外的超薄SiO x層可以進(jìn)一步抑制復(fù)合等損耗路徑。
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