荷蘭研究機構(gòu)AMOLF和德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(Fraunhofer ISE) 的研究人員開發(fā)出了一種隧道氧化物鈍化接觸 (TOPCon) 太陽能電池，該電池利用銀納米線 (Ag NW) 網(wǎng)格作為透明電極。
由于其光電和機械特性，銀納米線網(wǎng)絡被認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：“我們堅信這些線在薄膜太陽能電池中特別有用，因為光捕獲更具挑戰(zhàn)性，載流子擴散長度更短。” “TOPCon 電池是一個探測網(wǎng)格透明度的平臺。由于發(fā)射極的少數(shù)載流子擴散長度較長，這種電池類型非常適合用作電活性探測器。”
研究團隊利用兩種可擴展且低成本的技術(shù)——納米壓印光刻和室溫光驅(qū)動電化學沉積，在太陽能電池上生長出銀納米線網(wǎng)格。后者已普遍用于制造太陽能電池的背面電極，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，并通過低壓化學氣相沉積 (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)，并放置了一個通過熱蒸發(fā)在背面形成銀背接觸。
研究人員通過研究外部量子效率 (EQE) 來評估電池和 Ag NW 網(wǎng)格的性能，EQE 是太陽能電池收集的電子數(shù)量與擊中它的光子數(shù)量之比。它定義了太陽能電池將光子轉(zhuǎn)換為電流的程度。在傳統(tǒng)太陽能電池中，最大 EQE 為 100%，代表從陽光中吸收的每個光子產(chǎn)生和收集一個電子。
分析顯示，通過添加銀納米線網(wǎng)格，器件的外量子效率 (EQE) 得到改善，學者們表示，這是網(wǎng)格本身的衍射增加了光路長度的結(jié)果。這是金屬納米結(jié)構(gòu)首次在太陽能電池中提供光子增益，這為設計下一代光學和電活性層帶來了希望，”他們解釋說。
“我們只是比較了導線和性能相似的 ITO 的原材料成本，”Alarcon Llado 在談到網(wǎng)格生產(chǎn)成本時表示。“我們相信，導線可以通過使用保形光刻和電沉積以可擴展的方式制造，這兩種技術(shù)都已實現(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)太陽能電池的底部電池，因為它們可以增加光程長度。
《太陽能材料與太陽能電池》雜志發(fā)表的一項研究“利用金屬納米線網(wǎng)格前電極增強硅太陽能電池的近紅外光捕獲”討論了這種新穎的制造技術(shù)。
