晶體硅（c-Si）太陽電池的降本增效是發(fā)展和普及光伏發(fā)電，實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標(biāo)的重要推動力。以非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）為代表的鈍化接觸太陽電池已獲得超25%的轉(zhuǎn)換效率，受到產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。同時，SHJ電池存在的寄生光吸收高、設(shè)備和工藝成本高等問題促使研究人員尋找替代材料和工藝。 

　　近日，中國科學(xué)院上海高等研究院李東棟研究員、魯林峰副研究員團隊聯(lián)合晉能清潔能源科技股份公司在ACS Applied Materials & Interfaces（IF=9.229）上發(fā)表了題為“Interfacial Engineering of Cu2O Passivating Contact for Efficient Crystalline Silicon Solar Cells with an Al2O3 Passivation Layer”的論文。 

　　晶體硅與p型Cu2O材料具有低的價帶偏移和高的導(dǎo)帶偏移，因此c-Si/Cu2O異質(zhì)結(jié)可對電子進行阻擋，實現(xiàn)空穴的選擇性傳輸。本論文以p-Si/Cu2O鈍化接觸異質(zhì)結(jié)太陽能電池為研究對象，發(fā)現(xiàn)直接的p-Si/Cu2O接觸將導(dǎo)致一個自發(fā)形成的亞化學(xué)計量比SiOX夾層。同時Cu元素也擴散到硅表面形成深能級摻雜，減少少數(shù)載流子壽命。文章隨后在p-Si/Cu2O界面上引入超薄Al2O3層（~1nm)，它不僅起到鈍化隧道層的作用，而且還抑制了Si/Cu2O界面上的氧化還原反應(yīng)和Cu擴散。結(jié)合金的高功函數(shù)和銀的優(yōu)異光學(xué)特性，基于p-Si/Al2O3/Cu2O/Au/Ag鈍化接觸的太陽電池功率轉(zhuǎn)換效率可達到19.71%，為已報道的同類型電池的最高水平。這項工作揭示了p-Si/Cu2O鈍化接觸的界面特性和載流子傳輸機制，為減少其界面缺陷和實現(xiàn)載流子的選擇性傳輸提供了一個有效策略，可作為一種普適的方法在提升異質(zhì)結(jié)電池效率和穩(wěn)定性方面得到應(yīng)用，并為其他類型的薄膜太陽電池的研究提供新的思路。 

　　論文第一作者為中國科學(xué)院上海高等研究院博士生李樂，論文通訊作者為中國科學(xué)院上海高等研究院李東棟研究員、魯林峰副研究員。該工作受到了國家自然科學(xué)基金委員會，上海市科委和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會等項目的資助。 

　　

　　圖1. p型Si片上沉積Cu2O和Al2O3/Cu2O疊層薄膜后的（a）少子壽命隨注入濃度的關(guān)系，以及（b）飽和電流密度（J0S）。  

　　

　　圖2. p-Si和p-Si/Al2O3襯底上制備Cu2O薄膜的Cu 2p, Cu LMM, Si 2p 以及O 1s的XPS圖譜。 

　　

　　圖3. p-Si和p-Si/Al2O3襯底上制備Cu2O薄膜截面的高分辨透射電子顯微鏡照片以及相應(yīng)的能譜分析。 

　　

　　圖4. （a）p-Si/Al2O3/Cu2O背接觸異質(zhì)電池示意圖，以及不同疊層器件的（b）電流密度-電壓（J-V）和（c）外量子效率（EQE）曲線。（d）在不同金屬背電極下，體硅和電極的光吸收特性。 

　　參考文獻： 

　　Li, L.; Du, G.; Zhou, X.; Lin, Y.; Jiang, Y.; Gao, X.; Lu, L.; Li, G.; Zhang, W.; Feng, Q.; Wang, J.; Yang, L.; Li, D. Interfacial Engineering of Cu2O Passivating Contact for Efficient Crystalline Silicon Solar Cells with an Al2O3 Passivation Layer. ACS Appl. Mater. Interfaces 2021 13 (24), 28415-28423, DOI: 10.1021/acsami.1c08258. 

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c08258