近日，浙江理工大学理学院物理系王朋副教授/崔灿教授在晶体硅太阳电池钝化接触领域取得重要进展，相关成果以“Oxygen vacancies facilitated hole transport in ZrO2 films by Al3+ doping for p-Si heterojunction solar cells”为题发表在应用物理领域国际知名期刊《Applied Physics Letters》上，并被选为亮点论文（Featured Article）。理学院22级硕士生赵迪（光电信息工程专业）为第一作者，王朋副教授和崔灿教授为共同通讯作者，浙江理工大学为论文唯一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金项目的支持。
工作简介：
过渡金属氧化物（TMOs）与晶体硅（c-Si）构建的载流子选择性钝化接触异质结太阳电池引起了业界广泛的关注。其中氧化锆（ZrO2）具有优秀的钝化性能、高相对介电常数、优异的热和化学稳定性等优点，然而由于超宽带隙（~5.8 eV）和与硅不匹配的能带结构，通常认为其无法用于钝化接触。在这项工作中，我们证明了氧空位（VO）缺陷调控的ZrO2薄膜具有作为空穴钝化接触层的巨大潜力。ZrO2薄膜表现出优异的硅表面钝化效果，有效载流子寿命（τeff）由197 μs提升至309 μs。并且，引入Al3+掺杂增加了薄膜中VO的浓度，同时调节了不同配位结构的VO的比例，为空穴传输提供有效的陷阱辅助隧穿路径，显著提升了空穴传输性能，接触电阻率（ρc）从246 mΩ·cm-2降低到52 mΩ·cm-2。最终，基于p-Si/ZrO2:Al3+/Ag结构的太阳电池器件的光电转换效率从15.0%提升为19.5%。这项研究不仅拓宽了超宽带隙半导体的应用，揭示缺陷调控对载流子选择性传输的重要作用，还为c-Si钝化接触太阳电池的探索和发展提供了新的研究思路。
文章链接: https://doi.org/10.1063/5.0263895
DOI: 10.1063/5.0263895
