蓋世汽車訊 為了實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)，首先需要高效穩(wěn)定的可再生能源。太陽能電池被視為一種富有前景的選項(xiàng)，但其電觸點(diǎn)受到表面鈍化和電導(dǎo)率之間“權(quán)衡”關(guān)系的影響。據(jù)外媒報(bào)道，日本研究人員開發(fā)了一種新型電觸點(diǎn)，可以解決這一問題。
（圖片來源：ACS）
近年使用的商用光伏電池，采用堆疊晶體硅（c-Si）層和超薄氧化硅（SiOx）層，以形成電觸點(diǎn)。SiOx可用作鈍化膜，這種無反應(yīng)層可以提高設(shè)備的性能、可靠性和穩(wěn)定性。然而，僅僅依靠增加無反應(yīng)層的厚度，并不能改善太陽能電池。SiOx是一種電絕緣體，太陽能電池電觸點(diǎn)的鈍化和電導(dǎo)率之間存在一定的“權(quán)衡”關(guān)系。
日本名古屋大學(xué)（Nagoya University）的研究人員開發(fā)了一種新型SiOx層，既能實(shí)現(xiàn)高度鈍化，又可以提高電導(dǎo)率。這種新型電觸點(diǎn)名為“在超薄介質(zhì)中增強(qiáng)鈍化觸點(diǎn)的納米晶傳輸路徑”（NAnocrystalling Transport path in Ultrathin dielectrics for REinforcing passivating contact，簡(jiǎn)稱NATURE觸點(diǎn)），由夾在兩層富氧SiOx之間的硅納米顆粒層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)組成。研究人員Dr. Gotoh表示：“可以把鈍化膜想象成帶門的高墻。在NATURE觸點(diǎn)中，SiOx層是高墻，Si納米晶體是門。”
太陽能電池中電觸點(diǎn)的導(dǎo)電率取決于傳輸電子電荷的“載流途徑”（carrier pathway），這種電子通道的形成依賴“退火”高溫處理。此前研究表明，在SiOx觸點(diǎn)中以硅納米顆粒為載流途徑，可以實(shí)現(xiàn)良好的電氣性能。 在NATURE觸點(diǎn)中，通過退火工藝，可以在鈍化層中形成非常小的、接近球形的硅納米晶。這些納米晶的直徑與鈍化層的厚度相對(duì)應(yīng)。因此，通過控制退火條件，可以調(diào)整鈍化層的直徑和厚度。
該團(tuán)隊(duì)制造了NATURE觸點(diǎn)，并將其置于不同的退火條件下。研究人員通過透射電鏡術(shù)來研究觸點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在 750 °C的退火溫度下，觸點(diǎn)中可以形成硅納米晶。另外，研究人員探討觸點(diǎn)的電氣性能，并發(fā)現(xiàn)NATURE的觸點(diǎn)電阻和復(fù)合電流可與與現(xiàn)有觸點(diǎn)相媲美，如隧穿氧化物鈍化觸點(diǎn)（TOPCon）和多晶硅氧化物（POLO）觸點(diǎn)。復(fù)合電流（recombination current）現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致太陽能電池中出現(xiàn)電流和電壓損失，并降低其效率。
研究人員表示，NATURE觸點(diǎn)解決了鈍化層的保護(hù)性和導(dǎo)電率之間的權(quán)衡關(guān)系。這一發(fā)展將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)未來的建筑集成光伏（BIPV）和車輛集成光伏（VIPV），幫助在未來的低碳社會(huì)獲得零能源建筑和太陽能汽車。
