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基于BiFeO3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

檀满林 周丹丹 符冬菊 张维丽 马清 李冬霜 陈建军 张化宇 王根平

基于BiFeO3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

檀满林, 周丹丹, 符冬菊, 张维丽, 马清, 李冬霜, 陈建军, 张化宇, 王根平
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  • 采用金属银辅助化学刻蚀法在制绒的硅片表面刻蚀纳米孔形成微纳米双层结构,以期获得高吸收率的太阳能电池用黑硅材料.鉴于微纳米结构会在晶硅表面引入大量的载流子复合中心,利用磁控溅射技术在黑硅太阳电池表面制备了BiFeO3/ITO复合膜,并对其表面性能和优化效果进行了探索.实验制备的具有微纳米双层结构的黑硅纳米线长约180–320 nm,在300–1000 nm波长范围内入射光反射率均在5%以下.沉积BiFeO3/ITO复合薄膜后的黑硅太阳能电池反射率略有提高,但仍然具有较强的光吸收性能;采用BiFeO3/ITO复合膜的黑硅太阳能电池开路电压和短路电流密度分别由最初的0.61 V和28.42 mA/cm2提升至0.68 V和34.57 mA/cm2,相应电池的光电转化效率由13.3%上升至16.8%.电池综合性能的改善主要是因为沉积BiFeO3/ITO复合膜提高了电池光生载流子的有效分离,从而增强了黑硅太阳电池短波区域的光谱响应,表明具有自发极化性能的BiFeO3薄膜对黑硅太阳能电池的表面性能可起到较好的优化作用.
      通信作者: 檀满林, tanml@tsinghua-sz.org
    • 基金项目: 深圳市科技计划项目(批准号:CXZZ2015032316092455,JCYJ20160301100700645,JCYJ20140419122040621,JCYJ20160429112213821)和广东省科技计划项目(批准号:2016B020244001)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-04-17
  • 修回日期:  2017-05-25
  • 刊出日期:  2017-08-20

基于BiFeO3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

  • 1. 深圳清华大学研究院, 低碳能源与节能技术重点实验室, 深圳 518057;
  • 2. 哈尔滨工业大学深圳研究生院, 深圳 518055;
  • 3. 深圳职业技术学院机电工程学院, 深圳 518055
  • 通信作者: 檀满林, tanml@tsinghua-sz.org
    基金项目: 

    深圳市科技计划项目(批准号:CXZZ2015032316092455,JCYJ20160301100700645,JCYJ20140419122040621,JCYJ20160429112213821)和广东省科技计划项目(批准号:2016B020244001)资助的课题.

摘要: 采用金属银辅助化学刻蚀法在制绒的硅片表面刻蚀纳米孔形成微纳米双层结构,以期获得高吸收率的太阳能电池用黑硅材料.鉴于微纳米结构会在晶硅表面引入大量的载流子复合中心,利用磁控溅射技术在黑硅太阳电池表面制备了BiFeO3/ITO复合膜,并对其表面性能和优化效果进行了探索.实验制备的具有微纳米双层结构的黑硅纳米线长约180–320 nm,在300–1000 nm波长范围内入射光反射率均在5%以下.沉积BiFeO3/ITO复合薄膜后的黑硅太阳能电池反射率略有提高,但仍然具有较强的光吸收性能;采用BiFeO3/ITO复合膜的黑硅太阳能电池开路电压和短路电流密度分别由最初的0.61 V和28.42 mA/cm2提升至0.68 V和34.57 mA/cm2,相应电池的光电转化效率由13.3%上升至16.8%.电池综合性能的改善主要是因为沉积BiFeO3/ITO复合膜提高了电池光生载流子的有效分离,从而增强了黑硅太阳电池短波区域的光谱响应,表明具有自发极化性能的BiFeO3薄膜对黑硅太阳能电池的表面性能可起到较好的优化作用.

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