Аккумулятор Challenger A12-100A
Исследователи из Делфтского технического университета разработали метод обработки «сверху вниз» для синтеза локализованной архитектуры фронтального контакта в солнечных элементах с гетеропереходом. Сообщается, что новая технология позволяет повысить коэффициент заполнения элемента и устойчивость к деградации под воздействием ультрафиолета.
Ученые из Делфтского технического университета (TU Delft) в Нидерландах разработали солнечный элемент с гетеропереходом на задней стороне (RJ-SHJ) с локализованным селективным пассивирующим контактом на передней стороне, который покрывает только область, контактирующую с металлической сеткой.
«Главная новизна нашей работы заключается в самонастраивающемся подходе к локализации переднего контакта ячейки, — рассказал ведущий автор исследования Себастьян Смитс журналу pv magazine. — В прошлом другие исследовательские группы также пытались локализовать передний контакт, не нанося прозрачный контактный оксид (TCO) спереди или локализуя его путём осаждения через твёрдую маску. Вместо этого мы решили сначала полностью изготовить обычную солнечную батарею SHJ, а затем удалить компоненты переднего контакта с той части, которая не закрыта передней металлической сеткой».
Ученые объяснили, что подход, который они использовали для создания локализованных передних контактов, не влияет на механическую стабильность ячеек, поскольку в качестве маски для локального травления используется передняя металлическая сетка, а контакты и легированные n-слои выборочно вытравливаются в оконных проемах. «Используя гидрированный нанокристаллический кремний (nc-SiOx:H) в качестве переднего контакта, мы смогли сделать это без потерь на сопротивление и без повреждения поверхностной пассивации, которая может повлиять на коэффициент заполнения и напряжение разомкнутой цепи соответственно», — добавил Смитс.
На следующем этапе исследовательская группа внедрила nc-SiOx:H «останавливающий» слой между внутренним слоем и контактной стопкой, что позволило полностью удалить контактную стопку из оконных отверстий, не затрагивая сам внутренний слой. Слой nc-SiOx:H толщиной 8 нм служит барьером, препятствующим травлению нижележащего слоя. «Помимо обеспечения бокового переноса носителей заряда, передняя TCO-плёнка также действует как антиотражающее покрытие (ARC), уменьшая большую разницу в показателях преломления между кремнием и воздухом», — подчёркивается в статье.
Ученые создали устройство площадью 3,96 см2 с такой конфигурацией и обнаружили, что оно обеспечивает «достаточную» боковую проводимость в объеме c-Si n-типа для замены фронтального TCO по всей площади. При тестировании в стандартных условиях освещения устройство показало эффективность преобразования энергии 23,4%, напряжение холостого хода 715 мВ, плотность тока короткого замыкания 40,5 мА/см2 и коэффициент заполнения 80,9%.
Эти результаты являются самыми высокими показателями, когда-либо зафиксированными для солнечных батарей HJT с локализованной архитектурой переднего контакта.
«Кроме того, согласно результатам измерений внешней квантовой эффективности (EQE) и спектрофотометрии, доля света, теряемого из-за паразитного поглощения света в архитектуре с локализованным передним контактом, была снижена на 1,22 мА/см2 по сравнению с эталонными солнечными батареями на основе тех же предшественников, но с традиционной архитектурой», — подчеркнули они.
«Беспрецедентное сохранение коэффициента заполнения в представленных локализованных солнечных элементах с передним контактом открывает новые возможности для пассивирующих контактов с низким контактным сопротивлением (n-типа), селективных по носителям заряда, что позволяет создавать высокоэффективные солнечные элементы с передним/задним контактом (FBC), которые могут снизить потребление индия и повысить устойчивость к деградации, вызванной ультрафиолетовым излучением (UVID)», — добавили они.