荷蘭研究機(jī)構(gòu)AMOLF和德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所(Fraunhofer ISE) 的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種隧道氧化物鈍化接觸 (TOPCon) 太陽(yáng)能電池，該電池利用銀納米線(xiàn) (Ag NW) 網(wǎng)格作為透明電極。

由于其光電和機(jī)械特性，銀納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是電池電極氧化銦錫 (ITO) 的有效替代品。該研究的主要作者Esther Alarcon Llado 告訴《光伏》雜志：“我們堅(jiān)信這些線(xiàn)在薄膜太陽(yáng)能電池中特別有用，因?yàn)楣獠东@更具挑戰(zhàn)性，載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度更短。” “TOPCon 電池是一個(gè)探測(cè)網(wǎng)格透明度的平臺(tái)。由于發(fā)射極的少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度較長(zhǎng)，這種電池類(lèi)型非常適合用作電活性探測(cè)器。”

研究團(tuán)隊(duì)利用兩種可擴(kuò)展且低成本的技術(shù)——納米壓印光刻和室溫光驅(qū)動(dòng)電化學(xué)沉積，在太陽(yáng)能電池上生長(zhǎng)出銀納米線(xiàn)網(wǎng)格。后者已普遍用于制造太陽(yáng)能電池的背面電極，而前者通常用于光子器件和大面積顯示器的工業(yè)制造。

科學(xué)家們用厚度為 300 μm 的雙面晶體硅晶片制作了該裝置，薄氧化層在 600 C 下生長(zhǎng)，并通過(guò)低壓化學(xué)氣相沉積 (LPCVD) 沉積在兩面。他們還分別在正面和背面摻雜了磷 (P) 和氟化硼 (BF)，并放置了一個(gè)通過(guò)熱蒸發(fā)在背面形成銀背接觸。

研究人員通過(guò)研究外部量子效率 (EQE) 來(lái)評(píng)估電池和 Ag NW 網(wǎng)格的性能，EQE 是太陽(yáng)能電池收集的電子數(shù)量與擊中它的光子數(shù)量之比。它定義了太陽(yáng)能電池將光子轉(zhuǎn)換為電流的程度。在傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池中，最大 EQE 為 100%，代表從陽(yáng)光中吸收的每個(gè)光子產(chǎn)生和收集一個(gè)電子。

分析顯示，通過(guò)添加銀納米線(xiàn)網(wǎng)格，器件的外量子效率 (EQE) 得到改善，學(xué)者們表示，這是網(wǎng)格本身的衍射增加了光路長(zhǎng)度的結(jié)果。這是金屬納米結(jié)構(gòu)首次在太陽(yáng)能電池中提供光子增益，這為設(shè)計(jì)下一代光學(xué)和電活性層帶來(lái)了希望，”他們解釋說(shuō)。

“我們只是比較了導(dǎo)線(xiàn)和性能相似的 ITO 的原材料成本，”Alarcon Llado 在談到網(wǎng)格生產(chǎn)成本時(shí)表示。“我們相信，導(dǎo)線(xiàn)可以通過(guò)使用保形光刻和電沉積以可擴(kuò)展的方式制造，這兩種技術(shù)都已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。”她還表示，擬議的 Ag NW 網(wǎng)格也可以用于鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的底部電池，因?yàn)樗鼈兛梢栽黾庸獬涕L(zhǎng)度。

《太陽(yáng)能材料與太陽(yáng)能電池》雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究“利用金屬納米線(xiàn)網(wǎng)格前電極增強(qiáng)硅太陽(yáng)能電池的近紅外光捕獲”討論了這種新穎的制造技術(shù)。