近日，中國科學(xué)院上海高等研究院聯(lián)合晉能清潔能源科技股份公司，在新型金屬氧化物/硅異質(zhì)結(jié)太陽電池研究中取得進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果以InterfacialBehaviorandStabilityAnalysisofp-TypeCrystallineSiliconSolarCellsBasedonHole-SelectiveMoOX/MetalContacts為題發(fā)表在AdvancedMaterials子刊SolarRRL上（DOI:10.1002/solr.201900274）。

光生載流子的空間有效分離和收集是晶體硅以及其他類型光伏器件的核心問題之一。在晶體硅表面形成載流子選擇性接觸層，允許一種載流子通過，而對另一種載流子起阻擋作用。相對傳統(tǒng)的擴(kuò)散摻雜技術(shù)，選擇性接觸層可以減緩重?fù)诫s帶來的不利因素（如俄歇復(fù)合、帶寬變窄）。基于載流子選擇性接觸原理，非晶硅／晶體硅異質(zhì)結(jié)（HeterojunctionwithIntrinsicThinlayer，HJT）電池已實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。上海高研院研發(fā)團(tuán)隊與晉能清潔能源科技股份公司聯(lián)合開發(fā)的HJT產(chǎn)業(yè)技術(shù)已在6英寸電池片上獲得24.7%的效率。然而，HJT電池還面臨著如熱穩(wěn)定性差、寄生光學(xué)吸收等問題。

著眼于此，上海高研院研究員李東棟、副研究員殷敏及項目研發(fā)團(tuán)隊在p型晶體硅背面構(gòu)筑了Si/MoOX/Al（xlt3）異質(zhì)結(jié)全背接觸電池（圖1a），系統(tǒng)論證了MoOX的空穴傳輸性能、鈍化性能及界面穩(wěn)定性。考慮到金屬Ag和Cu在長波長有更高的反射率，進(jìn)一步構(gòu)建了p-Si/MoOX/Ag和p-Si/MoOX/Cu電池，分別得到了18.74%和17.61%的轉(zhuǎn)換效率，高于p-Si/MoOX/Al電池的16.36%。p-Si/MoOX/Ag電池的大面積電池（246.21cm2）效率亦達(dá)18.49%（圖1b)。

文章通過仔細(xì)研究Si/MoOX/金屬界面演化，揭示了電池效率衰減的原因。Si/MoOX極易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在薄膜沉積過程中即形成SiOX過渡層；MoOX/金屬界面則發(fā)生氧化還原反應(yīng)（Al電極）（圖1c）或金屬原子的擴(kuò)散（Ag、Cu電極）。這些界面變化使得MoOX的電子態(tài)升高、功函數(shù)降低，影響其對空穴的選擇性傳輸。該工作指出了選擇合適的MoOx臨近層材料及界面精細(xì)調(diào)控對于提升MoOX基異質(zhì)結(jié)電池穩(wěn)定性的重要性。

文章的第一作者是上海高研院博士曹雙迎。該工作受到國家自然科學(xué)基金委員會、上海市科委和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等的資助。

（a）p-Si/MoOX/金屬電池結(jié)構(gòu)示意圖；（b）p-Si/MoOX/Ag大面積電池的J-V曲線；（c）退火前后Si/MoOX/金屬界面電鏡圖。