杨新波教授课题组在Nature Energy上发表论文：工业规模纳米氧化硅窗口层和铜电镀助力实现26.4%效率的硅异质结太阳电池

【研究背景和文章简介】

为充分挖掘硅异质结(SHJ)太阳电池的性能潜力，需要进一步减少寄生吸收和栅线遮挡。然而，纳米氧化硅(nc-SiO_x:H)窗口层和镀铜电极的低成本和规模化制备仍然是主流SHJ技术的最大障碍之一。基于此，苏州迈为研发团队通过开发具有最小化驻波效应的工业规模甚高频等离子体增强化学气相沉积系统来解决第一个挑战。同时，结合无种子层铜电镀技术制备的高质量铜电极，在M6尺寸双面SHJ电池上实现26.41%高光电转换效率。18新利体育 杨新波教授团队对nc-SiO_x:H（n）层的微观结构、界面演变、大面积均匀性、暗衰机理、电池效率损失分析等方面做了大量深入的研究。这项工作为高效率异质结电池的大规模产业化铺平了道路。

【文章要点】

1.  开发了一种基于甚高频(27 MHz，VHF1)的大面积（2.03*2.03 m²）nc-SiO_x:H（n）窗口层PECVD沉积系统。与甚高频(40 MHz, VHF2)相比，VHF1在大尺寸腔体中将驻波效应降至最低，表现出更优异的薄膜厚度均匀性和电池效率分布均匀性。

图1. VHF1和VHF 2沉积的 nc-SiO_x:H(n)薄膜厚度和电池效率的均匀性对比

图2. 电压分布仿真 

2.     通过优化VHF1-nc-SiO_x:H(n)窗口层，在丝印银电极全面积M6双面SHJ电池上实现25.98%的认证效率，与VHF2电池效率（26.02%）相当。同时，VHF1电池比VHF2电池表现出更小的暗衰。（130天内，VHF1电池平均衰减速率：约0.0025%/天，仅为VHF2电池的1/3(约0.0074%/天)）。并且，VHF1电池在经过光浸泡后效率几乎可以全部恢复(-0.04%)，而VHF2电池效率损失相对较大（-0.15%)。

图3. SHJ电池结构和性能

图4. 暗衰及机理分析

3.    结合无种子层铜电镀技术，更窄的铜栅线(约9µm)，更低的体电阻（2.1 μΩ·cm）和接触电阻（0.5 mΩ·cm²）将电池J_sc和FF进一步提高至40.80 mA/cm²和86.28%，将M6全面积双面SHJ电池认证效率提升至26.41%，这也是铜电镀电池目前报道的效率最高值。 

图5. 铜电镀电池

【文章链接】https://doi.org/10.1038/s41560-023-01388-4