A passivating contact for silicon solar cells formed during a single firing thermal annealing

材料科学 钝化 光电子学 薄脆饼 能量转换效率 兴奋剂 太阳能电池 晶体硅 退火(玻璃) 单晶硅 纳米技术 工程物理 图层(电子) 复合材料 工程类
作者
Andrea Ingenito,Gizem Nogay,Quentin Jeangros,Esteban Rucavado,Christophe Allébe,Santhana Eswara,Nathalie Valle,Tom Wirtz,Jörg Horzel,Takashi Koida,Monica Morales‐Masis,Matthieu Despeisse,Franz‐Josef Haug,Philipp Löper,Christophe Ballif
出处
期刊:Nature Energy [Springer Nature]
卷期号:3 (9): 800-808 被引量:125
标识
DOI:10.1038/s41560-018-0239-4
摘要

Passivating contacts are indispensable for achieving high conversion efficiency in crystalline-silicon solar cells. Their realization and integration into a convenient process flow have become crucial research objectives. Here, we report an alternative passivating contact that is formed in a single post-deposition annealing step called ‘firing’, an essential step for current solar cell manufacturing. As firing is a fast (<10 s) and high-temperature (>750 °C) anneal, the required microstructural and electrical properties of the passivating contact are stringent. We demonstrate that tuning the carbon content of boron-doped silicon-based thin films inhibits firing-induced layer delamination without preventing a partial crystallization. The latter promotes charge-carrier selectivity, even in the absence of a diffused doped region beyond the oxide, by inducing hole accumulation near the wafer surface. We fabricated proof-of-concept solar cells employing the developed technology, demonstrating an open circuit voltage of 698 mV and an efficiency of 21.9%, and show how it could be a drop-in replacement for today’s rear contacts based on locally opened dielectric passivation stacks. To minimize recombination losses and therefore increase the conversion efficiency of crystalline silicon solar cells, researchers have relied on passivating contacts. Here, the authors demonstrate a hole-selective passivating contact that exploits the firing step currently employed in industrial manufacturing.

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