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Low-temperature fabrication of boron-doped amorphous silicon passivating contact as a local selective emitter for high-efficiency n-type TOPCon solar cells

钝化 材料科学 共发射极 制作 兴奋剂 非晶硅 光电子学 饱和电流 退火(玻璃) 异质结 晶体硅 纳米技术 冶金 图层(电子) 化学 电气工程 电压 工程类 医学 病理 有机化学 替代医学
作者
Hongliang Yu,Wei Liu,Haojiang Du,Zunke Liu,Mingdun Liao,Ning Song,Zhenhai Yang,Yuheng Zeng,Jichun Ye
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:125: 109556-109556 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109556
摘要

Tunnel oxide passivating contact (TOPCon) solar cells (SCs) currently dominate the photovoltaic industry but grapple with efficiency challenges. A primary concern is the direct contact between front-sided metal electrodes and boron emitters, resulting in substantial carrier recombination losses and limiting further efficiency improvements. Here, we introduce a low-temperature approach to deposit a local boron-doped amorphous silicon [a-Si:H(p)] between front-sided metal electrodes and boron emitters. This method, avoiding issues associated with high-temperature processes, demonstrates excellent passivation and contact properties, featuring the lowest contact resistivity (< 1 mΩ·cm2) and a low saturation current density (< 400 fA/cm2). The outstanding passivation and contact properties remain robust even with variations in diborane flow rates during a-Si:H(p) fabrication, annealing temperatures, and sheet resistances of boron emitters. We elucidate the factors contributing to the enhanced passivation observed in boron emitters with a-Si:H(p) through a combination of simulations and experiments. The a-Si:H(p) layer between boron emitters and metal electrodes acts as a protective barrier, preventing the diffusion of metal atoms and suppressing carrier recombination. A heterojunction is formed between a-Si:H(p) and the boron emitter, facilitating electric-field passivation. Consequently, the TOPCon SCs incorporating a-Si:H(p) achieve an efficiency of 24.50%, surpassing their counterparts without a-Si:H(p) (23.11%). This work utilizes low-temperature technology to achieve fully passivated contact, providing insights for the development of high-efficiency TOPCon SCs.
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