通过精密界面工程实现无降解的高效率氟化物涂层太阳能电池

《Progress in Photovoltaics: Research and Applications》：Degradation-Free High-Efficiency Fluoride-Coating Solar Cells via Precision Interface Engineering

卤素化合物在提升硅异质结太阳能电池效率方面具有双重作用：一方面通过钝化接触和抗反射层将效率提升至25.37%，另一方面氟离子在湿热环境下扩散导致腐蚀和晶格缺陷，使效率下降超53%。通过引入精准设计的低成本绝缘层有效阻止氟离子扩散，解决了长期稳定性问题。

　　

摘要

卤素化合物在许多先进的光伏技术中得到广泛应用，包括硅太阳能电池、钙钛矿太阳能电池以及钙钛矿/硅串联电池。它们不仅在钝化材料间接触方面起着关键作用，还作为优异的抗反射层。本文揭示了卤素化合物对太阳能电池的双刃剑效应：一方面，它能够保持表面惰性并具有良好的抗反射性能，使短路电流密度（J_SC）提高至0.46 mA/cm²，从而将硅异质结（SHJ）太阳能电池的转换效率（E_ff）提升至25.37%；另一方面，它们会在后续的湿热（DH）测试中显著恶化光电性能。大量的实验分析和第一性原理模拟表明，氟离子的扩散及其在湿热条件下的水解反应是导致这些现象的关键因素，这些反应会产生腐蚀性物质并在a-Si:H/c-Si(n)的微观结构中形成晶格缺陷。重要的是，通过引入一层精心设计的低成本介电薄膜来阻碍氟离子的扩散，我们成功将转换效率的降低幅度从超过53%降至0%，从而实现了高效且无性能退化的氟化物涂层SHJ太阳能电池。这项工作为提高SHJ的长期耐用性提供了重要见解，并将有助于促进高稳定性硅太阳能电池和钙钛矿/硅串联器件的广泛应用。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。