Name: 研制高性能的 gap-硅异构太阳能电池 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 31 s
Description: 了解如何在GaP/Si异质结太阳能电池制备过程中保持高硅少数载流子寿命的详细实验方案。该方法通过磷扩散形成N+层，结合分子束外延生长技术，实现毫秒级硅体寿命，为高效多结太阳能电池研究提供可靠技术路径。

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作者感谢L. Ding和M. Boccard在本研究中对太阳能电池的加工与测试所做出的贡献。作者感谢美国能源部（合同编号DE-EE0006335）以及国家科学基金会工程研究中心项目和能源部能源效率与可再生能源办公室（NSF合作协定编号EEC-1041895）提供的资助。&#160;太阳能电力实验室的Som Dahal部分得到了国家科学基金会合同ECCS-1542160的支持。

警告：操作化学品前，请查阅所有相关的材料安全数据表（MSDS）。进行太阳能电池制备时，请遵循所有适当的安全操作规程，包括使用通风橱和个人防护装备（安全眼镜、手套、实验服、长裤、封闭式鞋履）。
1. 硅片清洗
<ol>
	<li>在 Piranha 溶液（H2O2/2SO4在 110 °C 下。
	<ol>
		<li>配制 Piranha 溶液时，将15.14 L的H2SO4 (96%)，然后加入1.8 L的H2O2 (30%).</li>
		<li>等待溶液温度稳定在 110 °C。</li>
		<li>将4英寸直径、区熔（FZ）、n型、双面抛光的Si晶圆放入洁净的4英寸晶圆盒（聚丙烯材质，以下简称晶圆盒）中，并将晶圆盒置于Piranha溶液中清洗10分钟。</li>
		<li>用去离子水冲洗10分钟。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在74 °C下使用RCA清洗液清洗硅片。
	<ol>
		<li>配制稀释的 HCl 溶液：2O2. 向酸浴中加入 13.2 L 去离子水2O 和 2.2 L HCl。向溶液中加入 2.2 L H2O2 并打开加热器。</li>
		<li>待溶液温度稳定在74 °C后方可使用。</li>
		<li>将硅片放入洁净的4英寸晶圆盒中，并将晶圆置于RCA溶液中处理10分钟。</li>
		<li>用去离子水冲洗10分钟。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在缓冲氧化物刻蚀液（BOE）中清洗硅片。
	<ol>
		<li>将15.14 L BOE溶液倒入酸浴中。</li>
		<li>将4英寸晶圆盒放入浴液中浸泡3分钟。</li>
		<li>用去离子水冲洗10分钟。</li>
		<li>通过干燥的氮气干燥晶圆2.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 扩散炉中的磷扩散
<ol>
	<li>将清洗干净的晶圆放入扩散用石英舟中。</li>
	<li>将石英舟装入温度为 800 °C 的石英管中。在 N2 环境下将炉温升至 820 °C。当温度达到 820 °C 时，开始通入流量为 1000 sccm 的 N2 载气，该载气通过 100 ℃ 的三氯氧磷（POCl3）液体鼓泡。反应 15 分钟后，关闭 N2 载气，并将温度降至 800 °C，然后取出样品。</li>
	<li>将样品置于缓冲氧化物刻蚀液（BOE）中浸泡 10 分钟，以去除磷硅酸盐玻璃（PSG），随后用去离子水冲洗 10 分钟。</li>
</ol>
3. 通过 PECVD 进行氮化硅（SiNx）涂层
<ol>
	<li>将晶圆放入洁净的载片舟中，浸入BOE溶液中1分钟，以去除表面的原生氧化层。</li>
	<li>用去离子水冲洗10分钟。</li>
	<li>用干燥的N2枪吹干晶圆。</li>
	<li>将Si晶圆放置在洁净的Si载片（156 mm单晶Si）上。</li>
	<li>将样品装入等离子体增强化学气相沉积（PECVD）腔室中。</li>
	<li>在350 °C下，在腔室内沉积150 nm厚（38.5 s）的SiNx。以300 W射频功率沉积SiNx，基础压力为3.5 Torr，使用60 sccm的SiH4作为硅源，60 sccm的NH3作为氮源（使用2000 sccm的N2作为稀释气体）。
	<ol>
		<li>通过在抛光晶圆上以不同沉积时间生长SiNx薄膜，并利用变角光谱椭偏仪（VASE）测量其厚度，确认SiNx的生长速率（3.9 nm/s）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 分子束外延法生长 GaP
<ol>
	<li>氮化硅沉积后x 沉积，将晶圆装入分子束外延（MBE）腔室。</li>
	<li>在预处理室中脱气（180 °C，3 小时），然后在缓冲室中脱气（240 °C，2 小时）。转移至生长室并升温至 850 °C 烘烤 10 分钟。</li>
	<li>将温度降低至 580 °C。升高 Ga 外束炉温度，以产生约 2.71×10-7 将Torr束等效压力（BEP）和Si蒸发源温度调至1250 °C。</li>
	<li>调节p阀式裂解器位置，以达到约1.16×10-6 Torr BEP。打开Ga、P和Si的快门，采用中断生长法生长25 nm厚的GaP，即进行10个循环（每个循环为5秒开启、5秒关闭），随后进行121秒无快门中断的连续生长。即， 同时打开 Ga 和 p 快门。</li>
	<li>将衬底温度降低至 200 °C，然后从真空腔室中取出样品。</li>
</ol>
5. 通过湿法刻蚀去除背面的 n+ 和 SiNx 层
<ol>
	<li>用保护胶带覆盖 GaP 表面，以防止其受到 HF 的损伤。</li>
	<li>在塑料烧杯中配制约 300 mL 的 49% HF 溶液。</li>
	<li>将样品放入 HF 溶液中 5 分钟，以完全去除 SiNx 层。</li>
	<li>撕去保护胶带，用去离子水冲洗，并用 N2 吹干。</li>
	<li>用新的保护胶带覆盖 GaP 表面。</li>
	<li>在塑料烧杯中配制 HNA 溶液（由氢氟酸 (HF) (50 mL)、硝酸 (HNO3) (365 mL) 和乙酸 (CH&#173;3COOH) (85 mL) 组成），于室温下混合。 
	注意：小心地将晶圆放入溶液中，避免 HNA 渗入 GaP 表面。</li>
	<li>将样品放入 HNA 溶液中 3 分钟。</li>
	<li>撕去保护胶带，用去离子水冲洗，并用 N2 吹干。</li>
</ol>
6. 在裸露的硅侧形成选择性空穴接触
<ol>
	<li>使用金刚石笔将晶圆切割成四个象限。</li>
	<li>在去离子水槽中彻底清洗样品。</li>
	<li>将样品在BOE溶液中清洗30秒，以去除表面的原生氧化层。</li>
	<li>用去离子水冲洗晶圆，然后用N2吹干。</li>
	<li>在其中一个样品上通过PECVD沉积一层50 nm厚的非晶硅：氢（a-Si:H），用于检测硅的少子寿命。
	<ol>
		<li>在60 W射频功率、3.2 Torr压力条件下，使用40 sccm SiH4作为硅源（同时使用200 sccm H2作为稀释气体），通过PECVD沉积a-Si:H层。</li>
		<li>通过在抛光晶圆上以不同沉积时间生长a-Si薄膜，并使用VASE测量其厚度，确认a-Si:H的生长速率（1.6 nm/s）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在另一块硅样品的刻蚀面（正面）上，通过PECVD依次沉积(i)a-Si（9 nm）和(p+)a-Si（16 nm）。
	<ol>
		<li>在37 W射频功率、3.2 Torr压力条件下，使用40 sccm SiH4作为硅源，18 sccm B[CH3]3作为硼掺杂剂（同时使用197 sccm H2作为稀释气体），沉积p型非晶硅层。</li>
		<li>通过在抛光晶圆上以不同生长时间沉积a-Si薄膜，并使用VASE测量其厚度，确认p型非晶硅的生长速率（2.0 nm/s）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在室温下通过热蒸发法，使用MoO3（99.99%）作为源材料，以0.5 Å/s的沉积速率沉积一层9 nm厚的MoOx层。</li>
</ol>
7. 外部接触形成
<ol>
	<li>通过射频磁控溅射法（RF 功率为 1 kW，压力为 5 Torr）在样品的 GaP 侧沉积 75 nm 厚的氧化铟锡（ITO）（In2O3/SnO2 = 95/5（重量百分比），99.99%），氧气流速为 2.2 sccm。</li>
	<li>取出样品并翻转。然后在样品上使用台面遮挡掩模进行 ITO 台面沉积。</li>
	<li>通过射频磁控溅射法沉积 75 nm 厚的 ITO。使用指状遮挡掩模，在其覆盖区域沉积 200 nm 厚的银（RF 功率为 1 kW，压力为 8 Torr）作为指状电极。在样品的 GaP 侧沉积 200 nm 厚的银作为背电极。</li>
	<li>将样品在常压下置于 220 °C 的炉中退火。</li>
</ol>

<ol><li>Friedman, D. J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135902861000032X">Progress and challenges for next-generation high-efficiency multijunction solar cells.</a> Current Opinion in Solid State & Materials Science. 14, 131-138 (2010).</li>
<li>Vadiee, E., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8063407/">AlGaSb-Based Solar Cells Grown on GaAs: Structural investigation and device performance.</a> IEEE Journal of Photovoltaics. , (2017).</li>
<li>Wagner, H., et al. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4863464">A numerical simulation study of gallium-phosphide/silicon heterojunction passivated emitter and rear solar cells.</a> Journal of Applied Physics. 115, 044508(2014).</li>
<li>Limpert, S., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6925045/">Results from coupled optical and electrical sentaurus TCAD models of a gallium phosphide on silicon electron carrier selective contact solar cell.</a> 2014 IEEE 40th Photovoltaic Specialist Conference (PVSC). , 836-840 (2014).</li>
<li>Ding, L., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7749989/">On the source of silicon minority-carrier lifetime degradation during molecular beam heteroepitaxial growth of III-V materials.</a> 2016 IEEE 43rd Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). , IEEE. 2048-2051 (2016).</li>
<li>Ding, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610216304544">Silicon minority-carrier lifetime degradation during molecular beam heteroepitaxial III-V material growth.</a> Energy Procedia. 92, 617-623 (2016).</li>
<li>Zhang, C., Kim, Y., Faleev, N. N., Honsberg, C. B. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024817304025">Improvement of GaP crystal quality and silicon bulk lifetime in GaP/Si heteroepitaxy.</a> Journal of Crystal Growth. 475, 83-87 (2017).</li>
<li>García-Tabarés, E., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pip.2703">Evolution of silicon bulk lifetime during III-V-on-Si multijunction solar cell epitaxial growth.</a> Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 24, 634-644 (2016).</li>
<li>Varache, R., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215008383">Evolution of bulk c-Si properties during the processing of GaP/c-Si heterojunction cell.</a> Energy Procedia. 77, 493-499 (2015).</li>
<li>Ishizaka, A., Shiraki, Y. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/133/4/666.short">Low temperature surface cleaning of silicon and its application to silicon MBE.</a> Journal of The Electrochemical Society. 133, 666(1986).</li>
<li>Zhang, C., Vadiee, E., King, R. R., Honsberg, C. B. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-materials-research/article/carrierselective-contact-gapsi-solar-cells-grown-by-molecular-beam-epitaxy/E5A9209E449CFCF2C4479752764CA400">Carrier-selective contact GaP/Si solar cells grown by molecular beam epitaxy.</a> Journal of Materials Research. 33, 414-423 (2018).</li>
<li>Battaglia, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hole+Selective+MoOx+Contact+for+Silicon+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Hole Selective MoOx Contact for Silicon Solar Cells.</a> Nano Letters. 14, 967-971 (2014).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

通过分子束外延（MBE）在富P的Si表面外延生长了一层标称厚度为25 nm的GaP层。为了在Si衬底上生长出更高品质的GaP层，宜采用相对较低的V/III（P/Ga）比。高质量的GaP晶体对于实现高导电性以及低密度的复合中心至关重要。原子力显微镜（AFM）测得的GaP表面均方根（RMS）粗糙度约为0.52 nm，表明表面平整且无凹坑，说明晶体质量高，穿通位错密度低（图1a）。此外，从ω-2θ摇摆曲线中观察到 Pendellosung 干涉条纹（图1b），表明界面平滑。通过三晶ω摇摆曲线测得的GaP峰半高宽（FWHM）约为14弧秒，计算得到的穿通位错密度约为~2×106 cm-2。GaP/Si样品在（224）衍射点附近的倒易空间图（RSM）（图1c）显示GaP与Si的衍射峰相干，表明GaP完全应变地生长在Si衬底上，且具有良好的晶体质量。
实现高性能硅基太阳能电池...

为了提高太阳能电池的整体效率，人们一直在持续努力实现晶格失配的不同材料之间的集成1,2。III-V族材料与硅（Si）的集成有望进一步提升现有硅基太阳能电池的效率，并在多结太阳能电池应用中以硅衬底替代昂贵的III-V族衬底（如GaAs和Ge）。在所有III-V族二元材料体系中，磷化镓（GaP）是实现这一目标的理想候选材料之一，因其与硅的晶格失配最小（约0.4%），且具有较高的间接带隙。这些特性有助于实现GaP与硅衬底之间的高质量集成。理论研究表明，GaP/Si异质结太阳能电池可借助GaP与Si之间独特的能带偏移（∆Ev ~1.05 eV，∆Ec ~0.09 eV），提升传统钝化发射极背接触硅太阳能电池的效率3,4。这使得GaP成为硅太阳能电池中一种极具前景的电子选择性接触材料。然而，要实现高性能的GaP/Si异质结太阳能电池，需要具备高的硅体寿命以及高质量的GaP/Si界面。
在硅衬底上通过分子束外延（MBE）和金属有机气相外延（MOVPE）生长III-V族材料的过程中，已广泛观察到硅材料少子寿命显著下降的现象5,6,7,8,9。研究表明，寿命下降主要发生在外延生长前为去除表面氧化物和/或实现表面重构而在反应腔中对硅片进行热处理的过程中10。这种退化归因于来自生长反应腔的污染物在硅中的外源性扩散5,7。已有多种方法被提出以抑制硅寿命的退化。在我们之前的工作中，已验证了两种可显著抑制硅寿命退化的方法：第一种方法是在硅衬底上引入氮化硅（SiNx）作为扩散阻挡层7，第二种方法是引入磷掺杂扩散层作为吸杂剂11。
在本研究中，我们展示了基于上述方法的高性能GaP/Si太阳能电池，以缓解硅体寿命的退化问题。用于保护硅寿命的技术可广泛应用于具有活性硅底电池的多结太阳能电池以及高迁移率CMOS等电子器件。在本详细实验方案中，介绍了GaP/Si异质结太阳能电池的制备细节，包括硅片清洗、管式炉中磷扩散、GaP外延生长以及GaP/Si太阳能电池的器件工艺流程。

<table><tbody><tr><td>过氧化氢，30%</td><td>Honeywell</td><td>10181019</td><td></td></tr><tr><td>硫酸，96%</td><td>KMG electronic chemicals, Inc.</td><td>64103</td><td></td></tr><tr><td>盐酸，37%</td><td>KMG electronic chemicals, Inc.</td><td>64009</td><td></td></tr><tr><td>缓冲氧化物刻蚀液 10:1</td><td>KMG electronic chemicals, Inc.</td><td>62060</td><td></td></tr><tr><td>氢氟酸，49%</td><td>Honeywell</td><td>10181736</td><td></td></tr><tr><td>乙酸</td><td>Honeywell</td><td>10180830</td><td></td></tr><tr><td>硝酸，69.5%</td><td>KMG electronic chemicals, Inc.</td><td>200288</td><td></td></tr></tbody></table>

开发高性能gap/si异质结太阳能电池

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

为了使硅基太阳能电池的效率超越其肖克利-奎伊瑟极限，最佳途径是将其与III-V族化合物太阳能电池集成。在本研究中，我们展示了高性能的GaP/Si异质结太阳能电池，其实现得益于高少数载流子寿命的硅材料以及高质量外延GaP层的晶体质量。研究表明，在分子束外延（MBE）过程中，通过在硅衬底中引入磷（P）扩散层并使用SiNx 层，可有效保持硅中少数载流子的寿命。通过调控生长条件，可在富磷的硅表面生长出高质量的GaP晶体。薄膜质量通过原子力显微镜和高分辨率X射线衍射进行表征。此外，采用MoOx作为空穴选择性接触层，显著提高了短路电流密度。所实现的GaP/Si异质结太阳能电池的高性能，为进一步提升硅基光伏器件的性能提供了可行路径。

对GaP/Si结构进行了原子力显微镜（AFM）成像和高分辨率X射线衍射（XRD）扫描，包括在(004)衍射峰附近的摇摆曲线以及在(224)衍射峰附近的倒易空间图（RSM）（图1）。利用AFM表征分子束外延（MBE）生长的GaP表面形貌，利用XRD分析GaP层的晶体质量。测量了GaP/Si结构和Si体材料的有效少子寿命，以评估本研究中所采用的寿命保持方法的有效性。收集了GaP/Si最终器件的外量子效率（EQE）、表面反射率、伪光照J-V（Suns-Voc）以及光照J-V特性（图2）。内量子效率（IQE）由经反射率校正后的EQE数据计算得到。光照和伪光照J-V参数列于表1中。结构A和结构B分别实现了13.1%和14.1%的效率，对应的开路电压（Voc）分别为618 mV和598 mV。结构B中采用MoOx层作为空穴选择性接触，其性能优于结构A中使用的a-Si:H层。
<p ...

本文介绍了一种制备高性能GaP/Si异质结太阳能电池的方案，该电池具有较高的Si少子寿命。

开发高性能GaP/Si异质结太阳能电池

为了提高硅基太阳能电池的效率，使其超越肖克利-奎伊瑟极限，最佳途径是将其与基于III-V族化合物的太阳能电池集成……

该方法能够解答在分层硅基集成太阳能电池制备过程中，关于如何在生长过程中保持高硅体寿命这一关键问题。该工艺的主要优势在于，即使在硅上异价生长磷化镓载流子选择性接触层后，仍可实现较长的硅体寿命。这使得我们能够利用其他III-V族半导体的带隙特性。它是一种带有硅基底电池的多结太阳能电池。首先，在高密度聚乙烯酸加热浴中配制piranha溶液，加热至110摄氏度，并等待温度稳定。在另一个酸浴中，配制稀释的盐酸与过氧化氢溶液，用于去除离子污染，加热至74摄氏度，并等待温度稳定。将四个英寸直径的区熔双面抛光硅片放入洁净的聚丙烯四英寸晶圆盒中。用piranha溶液浸泡晶圆10分钟。然后用去离子水冲洗晶圆10分钟，并将其放入洁净的晶圆盒中。将晶圆浸泡在离子清洗液中10分钟，然后用去离子水冲洗10分钟。接着，将晶圆在缓冲氧化物刻蚀液（十比一的氟化铵与氢氟酸混合液）中室温下浸泡3分钟，并再次用去离子水冲洗10分钟。最后，在干燥氮气流下将清洗干净的晶圆吹干。接下来，将一片洁净的晶圆放入石英舟中，并置于已加热至 800 摄氏度、通有流动氮气的石英管炉内。在 20 分钟内将炉温升至 820 摄氏度。然后，将载气切换为以 1,000 SCCM 流速通过五氧化二磷的氮气。15 分钟后，停止载气流动，并将炉温降至 800 摄氏度。从炉中取出晶圆并使其冷却。然后将其浸入新鲜的缓冲氧化物刻蚀液中 10 分钟，以去除磷硅酸盐玻璃。用去离子水冲洗晶圆10分钟，并用氮气吹干。在沉积氮化硅之前，将晶圆浸入缓冲氧化物刻蚀液中1分钟，以去除原生氧化层。再用去离子水冲洗10分钟，并用干燥的氮气吹干。将晶圆放置于洁净的单晶硅载片上，并装入配备硅烷和氨气源的等离子体增强化学气相沉积（PECVD）仪器中。设置反应室压力为 3.5 torr，在射频功率为 300 瓦的条件下以每秒 3.9 纳米的速率沉积 150 纳米厚的氮化硅薄膜。随后，将晶圆装入分子束外延（MBE）仪器中，该仪器配备有镓、磷和硅的外延蒸发源。将晶圆放入前级室中，在 180 摄氏度下脱气 3 小时。然后将晶圆转移至缓冲室，在 240 摄氏度下脱气 2 小时。将晶圆装入生长室，并在 850 摄氏度下烘烤 10 分钟。随后，将晶圆冷却至 580 摄氏度，并准备蒸发单元以产生适当的束流。打开镓、磷和硅的快门，采用中断生长法生长 25 纳米的磷化镓，接着进行 121 秒的连续生长。之后，将样品冷却至 200 摄氏度，并从仪器中取出。接下来，用耐酸切割胶带覆盖磷化镓表面。将晶圆浸泡在约300毫升的49%氢氟酸中5分钟，以去除氮化硅层。去除胶带后，用去离子水冲洗晶圆10分钟，并在氮气流下吹干。然后，用新鲜的划片胶带覆盖磷化镓表面。在塑料烧杯中，配制500毫升氢氟酸、硝酸和乙酸的混合液。小心将晶圆放入HNA溶液中，在室温下浸泡三分钟。取下胶带，用去离子水冲洗晶圆，并用氮气吹干。使用金刚石笔将制备好的晶圆切成四等份。将切好的晶圆片放入篮子中，在去离子水槽中彻底清洗，并用氮气吹干。然后，将样品片浸入缓冲氧化物刻蚀液中30秒，并用去离子水和氮气冲洗并干燥。接着，在一个样品上沉积50纳米非晶硅，并检测硅的载流子寿命。随后，在第二个样品的裸硅表面依次沉积9纳米本征非晶硅和16纳米含硼掺杂的p型非晶硅。取第三个样品，使用热蒸发法从三氧化钼源以每秒0.5埃的速率在室温下于裸硅表面沉积9纳米的三氧化钼。接着，将非晶硅和三氧化钼镀层的样品放入射频溅射仪器中，使磷化镓面朝上。沉积75纳米的氧化铟10，氧气流速为2.2 SCCM。然后，取出样品并将其翻转。在每个样品上放置一个台面遮蔽掩模。将样品重新装入仪器中，再沉积 75 纳米的 ITO。取出样品，将掩模更换为指状阴影掩模，在1千瓦功率和8托压力条件下，在ITO台面上蒸镀200纳米厚的银层。翻转样品，再在ITO磷化镓侧蒸镀另一层200纳米厚的银，作为背接触电极。最后，将样品在220摄氏度和常压条件下进行退火处理。原子力显微镜显示，磷化镓层的均方根粗糙度约为0.52纳米，表明晶体质量较高，且贯穿位错密度较低。在硅和磷化镓004衍射峰处测得的双晶ω-2θ摇摆曲线中观察到的Pendellosung振荡条纹，与平滑界面的结果一致。224衍射点的倒易空间图显示磷化镓与硅的衍射峰具有相干性，表明磷化镓完全应变地生长在硅衬底上，且具有良好的结晶质量。在添加磷化镓层之前通过磷扩散形成N型层，可使硅基体的少子寿命保持在毫秒级水平。磷化镓硅材料的少子寿命约为100微秒。器件采用非晶硅层或氧化钼层进行制备。与非晶硅器件相比，氧化钼器件在较短波长下的内量子效率保持较高水平，但在较短波长下也具有更高的反射率。两种器件均表现出良好的太阳能电池性能。非晶硅器件与氧化钼器件的效率、开路电压和填充因子相当。总体而言，氧化钼层作为整体选择性接触层的性能优于非晶硅层。在进行此操作时，请务必在将第二片硅片装入分子束外延腔室之前，使其保持尽可能清洁，尤其是在沉积氮化硅时。

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科研

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工程

研制高性能的 gap-硅异构太阳能电池

在玻璃基板上制备多晶硅薄膜太阳能电池，通过沉积掺硼和掺磷的硅层，随后进行晶化、缺陷钝化和金属化。通过在硅电池表面形成银纳米颗粒，并在其上覆盖一层漫反射层，引入等离激元光捕获结构，可实现约45%的光电流增强。...

具有等离激元增强型光捕获的多晶硅薄膜太阳能电池

介绍了一种在环境条件下并行配置制备有机光伏叠层器件的方法。这些器件具有一种经空气处理的半透明碳纳米管共用阴极。...

用于串联有机太阳能电池中离子门控碳纳米管共阴极制备的环境方法

硫化亚锡（SnS）是一种具有潜力的地球储量丰富且无毒的太阳能电池材料。本文展示了采用原子层沉积法制备SnS太阳能电池的工艺流程，该方法获得了4.36%的认证光电转换效率；此外，采用热蒸发法制备的器件效率达到3.88%。...

通过热蒸发和原子层沉积法制备高效率SnS太阳能电池

本文展示了在聚光光伏系统中作为平行光谱分离色散元件的高对比度光栅的制备。描述了包括纳米压印光刻、TiO2...

用于聚光光伏系统中光谱分束色散元件的高对比度光栅制备

介绍了一种基于可转移印刷的可行方法，用于在太阳能电池中引入等离激元金属纳米结构。利用纳米柱状聚二甲基硅氧烷印章，将基于银的有序纳米盘阵列与标准的氢化微晶硅太阳能电池集成，通过等离激元光捕获效应显著提升了器件性能。...

通过转印技术将光捕获银纳米结构集成于氢化微晶硅太阳能电池中

本文介绍了一种合成Zn的实验方案1-xMgxO/Cu2通过常压空间原子层沉积（AP-SALD）在低温空气中制备Zn基异质结1-xMgx氧化亚铜上的氧。通过这种廉价且可扩展的方法，可在包括塑料在内的多种基底上生长出高质量的保形金属氧化物。...

提高铜基异质结质量2通过常压空间原子层沉积优化的氧化物基太阳能电池 Zn1-xMgxO

本文介绍了一种使用微型狭缝介电涂布机制备有机薄膜太阳能电池的方案，以及利用同步辐射散射技术进行相关在线结构表征的方法。...

体异质结太阳能电池的打印制备 原位 形态学表征

本文介绍了一种完全可印刷、无富勒烯、高度空气稳定的体异质结太阳能电池的制备方法，该太阳能电池以钛烷氧化物作为电子受体，并结合电子给体聚合物进行制备。此外，还报道了一种通过调控钛烷氧化物单元的分子体积来控制光活性层形貌的方法。...

基于钛醇盐与半导体聚合物的全可印刷有机–无机体异质结太阳能电池的形貌调控

我们通过比较晶体结构、态密度、能级以及最终的太阳能电池性能，对有机/无机钙钛矿薄膜不同制备方法的影响进行了深入研究。...

不同钙钛矿薄膜制备方法对成膜特性、电子结构及太阳能电池性能的影响

本研究描述了用于提高效率的薄吸收层碲化镉硒/碲化镉光伏器件的完整制备过程。该过程采用可扩展的自动化在线真空系统，通过近空间升华法进行沉积，适用于小面积科研器件以及大规模组件的制备。...

密闭空间升华沉积的超薄CdSeTe/CdTe太阳能电池以增强短路电流密度和光致发光

本文演示并指导如何在实验室X射线仪器上开展和分析卷对卷狭缝涂布的非富勒烯有机光伏材料上墨水干燥过程的原位掠入射小角X射线散射（GISAXS）实验。...

卷对卷涂布有机太阳能电池的原位掠入射小角X射线散射实验室X射线仪器研究

了解如何在GaP/Si异质结太阳能电池制备过程中保持高硅少数载流子寿命的详细实验方案。该方法通过磷扩散形成N+层，结合分子束外延生长技术，实现毫秒级硅体寿命，为高效多结太阳能电池研究提供可靠技术路径。

开发高性能GaP/Si异质结太阳能电池

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