Het verminderen van interface-vallen met waterstofbehandeling met hoge dichtheid om de efficiëntie van de achterste contactcellen van de gepassiveerde emitter te verhogen

Al/SiN/p-Si/Al-apparaat wordt geanalyseerd door conductantie-spanningskarakteristiek met interface traps

waar ω is de hoekfrequentie, τ is de levensduur van de koerier, en Gp is de frequentieafhankelijke geleiding. Om vgl te vereenvoudigen. 1, de Dit is gerelateerd aan geleiding en de geleidingspiek wordt verminderd na de behandeling, wat suggereert dat de HDH-behandeling de PERC-interface-traps kan verminderen.

Vervolgens worden elektrische metingen uitgevoerd op het PERC-celapparaat in zowel lichte als donkere omstandigheden. De apparaatvoorspanning wordt toegepast op de Al-onderelektrode, terwijl de bovenste elektrode wordt geaard. Het bereik van de spanning is van − 1 tot 0,75 V. Afbeelding 6 toont de I-V-karakteristiek onder donkere omstandigheden. De stroomlekkage wordt aanzienlijk verminderd na HDH-behandeling, waarbij de verhouding van de afname ongeveer 0,5 orden is. Bovendien blijkt aan de rechterkant van de I-V-karakteristiek de bult van de aan-stroom te zijn verminderd na de behandeling. We extraheren ook de I-V-curve en zetten deze om als de ideale factor volgens de diodestroomvergelijking:

Analyse van IV-karakteristieken onder donkere omstandigheden met stroomlekkage en ideale factor.

waar ik _s is de verzadigingsstroom, q is de elektronische lading, V is de aangelegde spanning, n is de ideale factor, k is de Boltzmann-constante, en T is de absolute temperatuur. Vergelijking 2 kan verder worden vereenvoudigd tot \( I={I}_s\left[\mathit{\exp}\left(\frac{qV}{nkT}\right)-1\right] \); wanneer de n waarde is dicht bij 1, de aan-stroom ligt dicht bij de diffusiestroom. Wanneer de n waarde dicht bij 2 ligt, dit betekent dat de aan-stroom dicht bij de combinatiestroom ligt [25]. Na de behandeling wordt de helling van de aan-stroom verlaagd van 1,5 naar 1,42, wat betekent dat de aan-stroom na de behandeling dicht bij de diffusiestroom ligt door de afname van het aantal defecten.

Om de elektrische eigenschappen verder te onderzoeken, worden de efficiëntieparameters (Jsc, Rs en vulfactor) geëxtraheerd met een gesimuleerde lichtbron van 1 kW M ⁻² globaal AM1.5-spectrum bij 25 °C. Na de HDH-behandeling wordt de gemiddelde efficiëntie verhoogd van 17,3 naar 18,2%, zoals weergegeven in figuur 7a. De Jsc neemt ook toe van 37,6 naar 38,2 mA, zoals weergegeven in Fig. 7b. Bovendien is de Rs na behandeling verlaagd van 0,712 naar 0,487, zoals in figuur 7c. De vulfactor neemt toe van 70,5 naar 73,3, zoals weergegeven in Fig. 7d.

PERC IV-kenmerken voor a efficiëntie, b kortsluitstroomdichtheid (Jsc), c serieweerstand (Rs), en d vulfactor (F.F.)

Om de conversie-efficiëntie bij verschillende golflengtebereiken te bevestigen, wordt de externe kwantumefficiëntie (EQE) gebruikt om de golflengte van 300 tot 1200 nm te analyseren [26, 27]. Zoals getoond in Fig. 8, heeft de kwantumefficiëntie vóór HDH-behandeling een gemiddelde EQE van 94% tussen 400 en 600 nm. Na de HDH-behandeling kunnen we echter een nog hoger EQE-resultaat behalen. De resultaten laten een toename zien tot 97% tussen 400 en 600 nm, die wordt veroorzaakt door de onderdrukking van de SiN/Si-interface-traps van de emitter.

Externe kwantumefficiëntie (EQE) wordt gemeten van 300 tot 1200 nm

Ten slotte stellen we een model voor om de effecten van HDH op het PERC-apparaat te verklaren. De PERC-emitter van de Ag/SiN/n-type Si-structuur en de relatie met de SiN/Si-interface-trapstructuur worden gedemonstreerd in Fig. 9. Wanneer het elektron-gat-paar wordt gegenereerd in de pn-overgang, geïnduceerd door licht, beweegt het elektron naar de Ag-topelektrode. Als er interface-traps zijn op het SiN/Si-interface, zullen ze de elektronenrecombinatie met gaten helpen. Om de interface-vallen te verminderen, wordt HDH-behandeling toegepast op het PERC-apparaat, waarbij gas onder hoge druk wordt gebruikt om waterstof in het apparaat te injecteren en te reageren met de interface. Na de behandeling worden waterstofbruggen met de bungelende binding aan het SiN/Si-grensvlak en grensvlakvallen verminderd. Daarom neemt de recombinatie af, wat de stroomlekkage vermindert en de Jsc- en celefficiëntie verbetert.

PERC-emitter van Ag/SiN/n-type Si-structuur en SiN/Si-interface-trapstructuur bij aanvang en na behandeling