获得效率超过25%的非晶硅太阳能电池的策略

近年来，世界各地的工程师一直在开发各种新技术，以更可持续地产生和储存能源。这些技术包括太阳能或光伏电池，这些电子设备可以将来自太阳的光转化为电能。

两种有前途的太阳能电池类型是硅异质结(SHJ)太阳能电池和钙钛矿/SHJ串联太阳能电池。这两类太阳能电池都是使用氢化非晶硅(a-Si:H)制造的，它是硅的非晶态，也常用于制造薄膜晶体管、电池和LCD显示器。

由于A-Si:H具有低缺陷密度、可调谐传导和其他优点，多年来一直使用A-Si:H来制造光伏。由于这种材料的优势在很大程度上依赖于氢和硅在3D空间中的配置，因此工程师必须能够以高精度控制材料的微观结构，以制造高性能器件。

过去，材料科学家曾尝试使用准金属化学元素硼来掺杂非晶硅，以更有效地从太阳中获取光。然而，到目前为止，他们中的大多数都取得了糟糕和不可靠的结果。

科学院(CAS)、中卫新能源和阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员最近推出了一种新策略，可以显着提高硼掺杂的Si:H薄膜的效率。在NatureEnergy上发表的一篇论文中介绍了这种策略，基本上需要对薄膜进行光浸泡。

“由于三价硼在非晶四价硅中的有效掺杂效率极低，SHJ器件的光捕获受到填充因子(FF)的限制，填充因子是电荷载流子传输的直接指标，”WenzhuLiu和他的同事在他们的论文中写道。纸。“开发具有最小FF损耗的高导电掺杂a-Si:H具有挑战性但至关重要。我们报告说，光浸泡可以有效地提高硼掺杂a-Si;H薄膜的暗电导率。”

在他们的实验中，Liu和他的同事发现，光可以诱导a-Si:H中弱结合氢原子的扩散和跳跃。这反过来又激活了硼掺杂，增强了材料的光捕获能力。研究人员报告的效果是可逆的，研究小组发现，一旦太阳能电池不再发光，材料的暗电导率会随着时间的推移自发降低。

刘和他的同事通过使用它来提高SHJ太阳能电池的效率来测试他们的策略的有效性。然后，他们使用太阳光模拟器在25°C的标准温度下评估了太阳能电池的性能。

总体而言，他们使用他们的方法掺杂的太阳能电池在244.63cm2晶片上表现出出色的认证总面积功率转换效率为25.18%，FF为85.42%。这些结果非常有希望，并且可以在他们接下来的研究中进一步改进。

这组研究人员最近的工作可能对SHJ太阳能电池和硅基光伏电池的发展产生重要影响。未来，他们提出的策略可用于增强现有和新开发的太阳能技术的光收集特性。

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