Verbetering van p-Si zonnecellen met post-geannealde MoOₓ dunne films: Optimalisatie van optische en elektronische prestaties

Samenvatting

Vanwege zijn grote werkfunctie, wordt MoO_X breed gebruikt voor gat-selectieve contacten in zowel dunne-film als kristallijne silicium zonnecellen. In dit werk worden thermisch verdampte MoO_X films op de achterzijden van p-type kristallijn silicium (p-Si) zonnecellen toegepast, waarbij de optische en elektronische eigenschappen van de MoO_X films alsook de corresponderende apparatuurprestaties worden onderzocht als functie van post-annealing behandeling. De MoO_X film geanneald bij 100 °C toont de hoogste werkfunctie en bewijst de beste gat-selectiviteit op basis van de resultaten van energieband simulatie en contactweerstand metingen. De volledig achterste p-Si/MoO_X/Ag-gecontacteerde zonnecellen demonstreren de beste prestaties met een efficiëntie van 19,19%, wat het resultaat is van de gecombineerde invloed van MoO_X's gat-selectiviteit en passiveringsvermogen.

Inleiding

Overgangsmetaaloxiden bezitten een breed scala aan werkfuncties, variërend van 3,5 eV voor deficiënte ZrO₂ tot 7,0 eV voor stoichiometrische V₂O₅. Onder hen is MoO_X een van de meest bestudeerde materialen voor toepassingen in opto-elektronische apparaten vanwege zijn hoge doorlatendheid, non-toxiciteit en matige verdampingstemperatuur. MoO_X heeft een grote werkfunctie van ~ 6,7 eV en wordt breed gebruikt als gat-extractielagen in fotovoltaïsche apparaten, lichtemitterende apparaten, sensoren en geheugens. Voor foto-elektrische apparaten met MoO_X gat-extractielagen, is de apparaatprestaties sterk afhankelijk van zowel de optische als elektronische eigenschappen van de MoO_X dunne films. In het fotovoltaïsche veld werden MoO_X dunne films initieel toegepast in organische apparaten. In recent jaren is veel onderzoek gedaan op de toepassing van MoO_X films op kristallijn silicium (c-Si) zonnecellen. De ionisatie-energie van c-Si is ongeveer 5,17 eV, wat de ondergrens is voor de werkfunctie van gat-selectieve contactmaterialen. De hoge werkfunctie van MoO_X zal een grote bandbuiging induceren aan de c-Si/MoO_X interface en leiden tot accumulatie van gaten in p-type silicium (p-Si) of depletie van elektronen in n-type silicium (n-Si), wat het gattransport bevordert. Door de p-type amorfe siliciumlaag te substitueren met MoO_X film in de klassieke silicium heterojunctie zonnecel, is een vermogensomzettingsefficiëntie (PCE) van 23,5% bereikt. In vergelijking met MoO_X contacten gemaakt op n-type wafers, tonen die gemaakt op p-type wafers (zonder amorfe Si laag) betere prestaties in termen van oppervlaktepassivering en contactweerstand. De haalbaarheid van MoO_X films als gat-selectieve contacten op p-Si zonnecellen is aangetoond in ons eerdere werk, en een efficiëntie van 20,0% werd bereikt gebaseerd op p-Si/SiO_X/MoO_X/V₂O_X/ITO/Ag achterste contact.

MoO_X (X ≤ 3) heeft een grote werkfunctie vanwege de gesloten schil karakter in zijn bulk elektronische structuur en de dipolen gecreëerd door zijn interne laagstructuur. De aanwezigheid van zuurstofvacature defecten zal de werkfunctie van MoO_X verlagen en resulteren in een n-type materiaal. Numerieke simulaties gaven aan dat hogere werkfunctie van MoO_X een gunstige Schottky-barrièrhoogte alsook een inversie aan de MoO_X/intrinsieke a-Si:H/n-type c-Si (n-Si) interface induceerde, het pad van minste weerstand voor gaten stimulerend. Daarom is het afstemmen van de elektronische structuur en werkfunctie van MoO_X van groot belang voor het passiveren van contact c-Si zonnecellen.

MoO_X films kunnen worden gedeponeerd door atomaire laagdepositie, reactieve sputtering, gepulste laser depositie, thermische verdamping en spin coating. In de meeste zonnecelonderzoeken gebaseerd op Si/MoO_X contact, worden MoO_X films bereid door thermische verdamping bij kamertemperatuur. Omdat de controleerbaarheid van de eigenschappen van MoO_X films door thermische verdamping beperkt is, zijn verschillende methoden van post-behandelingen bestudeerd om de werkfunctie van thermisch verdampte MoO_X af te stemmen. UV-ozone blootstelling kon de werkfunctie van verdampte MoO_X films op goud substraten verhogen van 5,7 eV tot 6,6 eV. Irfan et al. voerden lucht annealing van MoO_X films op goud substraten uit bij 300 °C gedurende 20 uur en vonden dat de lange annealing niet helpt bij het verminderen van de zuurstofvacatures door de diffusie van goud van het substraat naar de MoO_X film. De werkfunctie van MoO_X films op p-type c-Si (p-Si) werd gevonden om af te nemen na in situ vacuüm annealing in het temperatuurbereik van 300 tot 900 K.

In dit werk worden p-Si zonnecellen met MoO_X passiverende contacten op achterzijdes geconfigureerd. De optische en elektronische eigenschappen alsook de invloed van de post-geannealde MoO_X films op p-Si/MoO_X zonnecellen worden systematisch onderzocht door experimenten en energieband simulaties. Een lineaire relatie tussen de werkfunctie en de O/Mo atoommverhouding wordt gevonden. Het is interessant dat in vergelijking met het intrinsieke monster, het 100 °C-geannealde monster met een hogere werkfunctie een lagere contactweerstand vertoont ondanks zijn dikkere SiO_X interlaag. Volgens de energieband simulatie, heeft de variatie van MoO_X's werkfunctie weinig effect op de bandbuiging van p-Si, terwijl de bandbuiging van MoO_X significant toeneemt naarmate de werkfunctie toeneemt. Daarom wordt voorgesteld dat hogere werkfuncties essentieel zijn voor effectief gattransport van p-Si naar MoO_X waar de interfaciale SiO_X laag in een matige dikterange ligt. Onze resultaten bieden waardevolle details van de interfacekenmerken van de p-Si/MoO_X in het oogpunt van hoge-prestatie heterojunctie zonnecellen met oxide-gebaseerde drager-selectieve contacten.

Methoden

Film Depositie, Post-Annealing Proces en Zonnecel Fabricatie

Zonnecellen worden gefabriceerd op p-type < 100 > CZ wafers met een resistiviteit van ~ 2 Ω·cm en waferdikte van 170 μm. De silicium wafers worden voorgereinigd door gemengde oplossing van NaOH en H₂O₂ en getextureerd door NaOH oplossing. De wafers worden vervolgens gewassen met gedemineraliseerd water (DI water) na 1 min dip in gedilueerde hydrofluoriumzuur (HF). Zwaar gedopeerde n⁺ voorkant oppervlak (N_D ≈ 4 × 10²¹ cm⁻³) wordt bereikt door fosfor te diffunderen van een POCl₃ bron in een kwartsoven. Een dubbellaag SiN_X:H passivering en antireflectie coating wordt vervolgens gedeponeerd door plasma-versterkte chemische dampdepositie (PECVD). Het zilverpasta wordt op de zonnecellen gescreendrukt met een selectieve emitter. Vervolgens wordt een fire-through proces uitgevoerd bij 850 °C voor ~ 1 min, waarna Ohmische contacten met lage resistiviteit ontstaan. Het achteroppervlak van elk monster wordt gespoeld met gedilueerd HF vóór MoO_X depositie. MoO_X films worden thermisch verdampd aan de achterzijde met een depositietempo van ~ 0,2 Å/s onder 8 × 10^–4 Pa. Post-annealing behandelingen van de bij kamertemperatuur gedeponeerde MoO_X films worden uitgevoerd in een snelle thermische processor in lucht. De insteltemperatuur werd bereikt in 10 s en 5 min vastgehouden. MoO_X films met verschillende annealingtemperaturen worden toegepast op p-Si zonnecellen met volledige achterste MoO_X/Ag contacten.

Metingen

De transmissiespectra van de MoO_X films gedeponeerd op 1,2-mm-dikke silicate glazen worden gemeten met een UV-Vis spectrometer met een integrerende bol. Oppervlaktemorfologie en ruwheid van de films worden gemeten door atoomkrachtmicroscoop (AFM). De optische eigenschappen van de MoO_X films worden geanalyseerd met behulp van spectroscopische ellipsometrie (J.A. Woollam Co., Inc., M2000U ellipsometer), en de gemeten resultaten worden gefit met het native oxide model. Hoog-resolutie Röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS) van Mo 3d en Si 2p worden gemeten met behulp van monochromatische Al Kα Röntgenstralen met een fotonenergie van 1486,7 eV. De ultraviolet foto-emissie spectroscopie (UPS) spectra worden opgenomen door gebruik te maken van ongefilterde He I 21,22 eV excitatie met het monster gepolariseerd op -10 eV. Voor XPS en UPS detectie, werden de oppervlaktes van de monsters voorgereinigd door argon ionen.

De contactweerstand aan p-Si/MoO_X interface wordt geëxtraheerd door de Cox en Stack methode, wat een reeks weerstandsmetingen op een proefstation met verschillende diameter voorkant Ag contacten omvat. De passiveringskwaliteiten van MoO_X films met verschillende diktes worden bepaald door effectieve levensduur metingen via quasi-steady-state fotoconductantie (QSSPC) methode. De monsters voor QSSPC test zijn asymmetrisch aangezien de voorkanten getextureerd, n⁺ gedopeerd en gepassiveerd zijn middels een dubbellaag SiN_X:H films, terwijl de achterzijden bedekt zijn met de MoO_X films. De stroomdichtheid-spanning kenmerken van de zonnecellen (3,12 × 3,12 cm²) worden gemeten onder standaard een zon condities (100 mW·cm⁻², AM1.5G spectrum, 25 °C) als de lichtintensiteit gecalibreerd is met een gecertificeerde Fraunhofer CalLab referentiecel.

Simulaties

Numerieke simulatie van de bandstructuur van de p-Si/MoO_X contacten wordt gedaan met AFORS-HET, wat gebaseerd is op het oplossen van de eendimensionale Poisson en twee drager continuitetsvergelijkingen. De sleutelparameters zijn vermeld in Tabel 1. De voor- en achterkant contactgrens is ingesteld als vast metalen werkfunctie tot vlakke band. De interface tussen p-Si en MoO_X is ingesteld als "thermionische-emissie" (één van de numerieke modellen). Tunnel-eigenschappen van dunne SiO₂ film worden doorgaans ingesteld door de interfaceparameters te veranderen onder het "thermionische-emissie" model alleen voor metaal/halfgeleider Schottky contact. Daarom wordt de daadwerkelijk bestaande tunnelende SiO_X aan de Si/MoO_X interface weggelaten. Voor p-Si, elektroneutrale defecten bij de centrale energie met totale valendichtheid is ingesteld als 1 × 10¹⁴ cm⁻³. Voor MoO_X, donor-type geleidingsstaart defecten met totale concentratie zijn ingesteld als 1 × 10¹⁴ cm⁻³.

Resultaten en Discussie

Figuur 1a vertegenwoordigt de foto's van de 10-nm-dikke MoO_X films op silicate glas geanneald in lucht gedurende 5 min bij verschillende temperaturen (100 °C, 200 °C en 300 °C). Alle monsters zijn visueel kleurloos en doorzichtig. Uit de corresponderende optische transmissiespectra in Fig. 1b kan men zien dat het transmissiespectrum van de 100 °C-geannealde MoO_X film bijna overlappt met die van het niet-geannealde film. Hogere annealing temperaturen resulteren in een lagere transmissie in 600–1100 nm bereik, wat kan worden toegeschreven aan vrije drager absorptie geïnduceerd door zuurstofvacatures. Dikkere MoO_X films (20 nm) worden gedeponeerd op gepolijste Si wafers om de brekingsindex n en extinctiecoëfficiënt k nauwkeuriger te meten. De brekingsindex in Fig. 1c ligt in het 1,8–2,5 bereik, wat consistent is met andere studies. De n curven alsook de k curven (Fig. 1d) hebben een klein verschil onder de vier monsters. De n bij 633 nm van de 20-nm-dikke films neemt iets af, wat samengevat is in Tabel 2.

De oppervlaktemorfologieën worden vervolgens gekarakteriseerd door AFM zoals getoond in Aanvullend bestand 1: Figuur S1. De corresponderende root-mean-square (RMS) ruwheid is vermeld in Tabel 2. De as-gedeponeerde 10-nm-dikke MoO_X dunne film (Aanvullend bestand 1: Figuur S1a) heeft een RMS ruwheid van 4,116 nm, wat in overeenstemming is met de golfachtige oppervlaktemorfologie. Naarmate de annealing temperatuur hoger wordt (Aanvullend bestand 1: Figuur S1b–d), wordt de oppervlaktegolving van de MoO_X film groter, terwijl de gekenmerkte structuren kleiner en veel dichter worden waarschijnlijk door het ontwettingsproces. Na annealing bij 300 °C, bereikt de RMS ruwheid 12,913 nm. De 20-nm-dikke films zijn minder ruw met de RMS rond 1 nm (Tabel 2). Het ontwettingsproces wordt ook onderdrukt zoals aangegeven door de RMS metingen als functie van annealing behandelingen. De bovenstaande morfologie-evolutie weerspiegelt niet volledig de veranderingen in de oxidefilm op apparaatniveau, waar de MoO_X films op Si gedeponeerd zijn en afgedekt met Ag elektroden, maar de morfologie-evolutie kan ons wel de intrinsieke eigenschappen van MoO_X op SiO₂ oppervlak geven.

MoO_X heeft een natuurlijke neiging om zuurstofvacature defecten te vormen, wat kan impact hebben op de moleculaire structuur. Om dergelijke vacature-gerelateerde moleculaire structuurvariaties te identificeren, worden Raman spectroscopie metingen uitgevoerd op MoO_X(20 nm)/Si(< 100 >). Er zijn geen karakteristieke pieken van MoO_X in de Raman spectra onder groen licht (532 nm) excitatie (Aanvullend bestand 1: Figuur S2), wat onafhankelijk is van de thermische behandeling. Wanneer de excitatie wordt veranderd naar ultraviolett licht van 325 nm, verschijnen karakteristieke banden van MoO_X, die doorgaans liggen op 600–1000 cm⁻¹ (Fig. 2). De scherpe piek van 515 cm⁻¹ in alle monsters correspondeert met Si-Si binding. Voor de intrinsieke en 100 °C-geannealde MoO_X films, zijn Raman banden aanwezig op 695, 850 en 965 cm⁻¹, die afkomstig zijn van [Mo₇O₂₄]⁶⁻, [Mo₈O₂₆]⁴⁻ anionen, en (O =)₂Mo(–O–Si)₂ dioxo soorten, respectievelijk. Wanneer de film geanneald wordt bij 200 °C, verschuift de 965 cm⁻¹ band naar 970 cm⁻¹, wat toegewezen wordt aan Mo(= ¹⁶O)₂ dioxo soorten. Het Raman spectrum van de 300 °C-geannealde MoO_X film vertoont banden op 695, 810 en 980 cm⁻¹. De band op 810 cm⁻¹ is afkomstig van Si-O-Si binding, terwijl de (O =)₂Mo(–O–Si)₂ bijdraagt aan de band op 980 cm⁻¹. De resultaten geven aan dat annealing bij verschillende temperaturen de chemische samenstelling van MoO_X film zal beïnvloeden, wat kan duiden op het verschil in zuurstofvacature concentratie van elk monster.

XPS wordt uitgevoerd op MoO_X films (10 nm) om de relatieve inhoud van elke oxidatietoestand en de zuurstof tot molybdeen (O/Mo) atoommverhoudingen te kwantificeren. Na Shirley achtergrondaftrekking en fitting door Gaussiaans-Lorentziaanse curven, wordt een multi-piek deconvolutie van de XPS spectra uitgevoerd. De Mo 3d kernniveau wordt gedecomponeerd in twee dubbele pieken met een dubbele spin-orbit splitting Δ_BE 3,1 eV en een piekoppervlakteverhouding van 3:2. Zoals getoond in Fig. 3, centreert de piek van Mo⁶⁺ 3d_5/2 kernniveau op ~ 233,3 eV bindingsenergie. Voor alle monsters is een tweede dubbele piek op ~ 232,0 eV, aangeduid als Mo⁵⁺, vereist om een goede fit te verkrijgen op de experimentele data. De O/Mo verhouding wordt berekend door de volgende formule:

X = ½ · Σ n · I(Moⁿ⁺) / Σ I(Moⁿ⁺)

waarbij I(Moⁿ⁺) de individuele componentintensiteiten zijn uit de Mo 3d spectra. n verhoudt tot de valentietoestand van Mo-ion, d.w.z., 5 voor Mo⁵⁺ en 6 voor Mo⁶⁺. De factor ½ is erbij omdat elk zuurstofatoom gedeeld wordt door twee molybdeenatomen.

De O/Mo verhoudingen van alle monsters zoals vermeld in Tabel 3 zijn onder 3. Zuurstofverlies en oxidatietoestandovergangen zijn gerapporteerd tijdens overgangsmetaaloxiden depositie. Aangezien de XPS metingen ex-situ zijn, kon de luchtblootstelling aan de thermisch verdampte MoO₃ films bij kamertemperatuur ook de zuurstofvacatures verhogen. De O/Mo verhouding van de niet-geannealde MoO_X film is 2,958, terwijl post-annealing bij 100 °C de waarde verhoogt tot 2,964. Hogere annealing temperaturen verlagen de O/Mo verhouding geleidelijk. De hoogste O/Mo verhouding van het 100 °C-geannealde monster kan worden verklaard door de thermisch geactiveerde zuurstof geïnjecteerd uit de lucht naar de MoO_X film. Aanvullend bestand 1: Figuur S3 vergelijkt de Si 2p XPS spectra van de 10-nm-dikke geannealde MoO_X films. Het Si 2p XPS spectrum van het niet-geannealde monster toont dubbele pieken van silicium elementen en Si⁴⁺ piek. Een Si²⁺ piek verschijnt wanneer geanneald bij 100 °C. Wanneer geanneald bij 200 en 300 °C, bestaan pieken van Si⁴⁺, Si³⁺ en Si²⁺ gelijktijdig. Daarnaast zijn de berekende X in SiO_X voor de vier monsters 2, 1,715, 1,672 en 1,815, respectievelijk. De zuurstofatomen in SiO_X zijn afkomstig van MoO_X; daarom hangt de O/Mo verhouding af van het evenwicht tussen SiO_X zuurstof ontnemend en lucht zuurstof injecterend. Overigens, naarmate de annealing temperatuur hoger wordt, wordt het signaal van Si element zwakker, wat dikkere SiO_X interlagen aangeeft.

Het verlagen van de kation oxidatietoestand van een oxide neigt ertoe de werkfunctie te verlagen. UPS wordt gebruikt om de werkfunctie van MoO_X films als functie van thermische behandeling te berekenen. Figuur 4a toont het secundaire elektronen afsnijgebied van de UPS spectra, waaruit een kleine trilling van werkfunctie kan worden gezien. Uit Fig. 4b kunnen we zien, na post lucht annealing, worden de defectpieken in het valentiebandgebied zwakker. Tabel 3 geeft de O/Mo verhouding geëvalueerd uit XPS fitting en de corresponderende werkfunctie geëvalueerd uit UPS secundaire elektronen afsnij voor monsters op gepolijste silicium wafers. De resultaten van de werkfunctie en de stoichiometrie van MoO_X worden ook afgebeeld in Fig. 4c, waar een sterke positieve correlatie onthuld wordt. Een toename van de O/Mo verhouding van 2,942 tot 2,964 leidt tot een toename van de werkfunctie van ongeveer 0,06 eV.

Voordat de MoO_X films worden toegepast als passiverende contacten op p-Si wafers, worden eendimensionale energieband simulaties uitgevoerd met AFORS-HET om een helder beeld te krijgen van de p-Si/MoO_X heterocontacten. De diktes van p-Si en MoO_X film worden ingesteld als 1 μm en 10 nm, respectievelijk. De acceptorkoncentratie van p-Si is 1 × 10¹⁶ cm⁻³, resulterend in een werkfunctie van 4,97 eV. Aangezien MoO_X een n-type materiaal is, wordt zuurstofvacature concentratie variatie gesimuleerd door de donorconcentratie te veranderen in het bereik van 1 × 10¹⁶ cm⁻³ tot 1 × 10²⁰ cm⁻³. Figuur 5a toont dat de werkfunctie en donorconcentratie van MoO_X exponentieel gecorreleerd zijn. Figuur 5c, d toont de gesimuleerde bandstructuur als de donorconcentratie (N_D) van MoO_X 1 × 10¹⁶ en 1 × 10²⁰ cm⁻³ is, respectievelijk. Zowel de banden van p-Si als MoO_X zijn gebogen door het werkfunctieverschil en Fermi-energie evenwicht. Efficiënte drager extractie vereist dat fotogegenereerde gaten in de valentieband van p-Si recombineren met elektronen gepresenteerd in het MoO_X geleidingsband die geïnjecteerd zijn van de aangrenzende metaalelektrode. De bandbuiging in p-Si, MoO_X en de totale bandbuiging worden getoond in Fig. 5b. Naarmate de werkfunctie van MoO_X (WF_MO) verandert, is er geen duidelijke verandering in het bandkenmerk van p-Si. In contrast, de bandbuiging in MoO_X, wat een gunstige ingebouwde electrisch veld voor elektroneninjectie vertegenwoordigt, neemt toe naarmate de werkfunctie toeneemt. We kunnen concluderen dat de toename in de MoO_X werkfunctie de totale bandbuiging van p-Si/MoO_X contact zal verhogen, waarvan het grootste deel in het MoO_X deel ligt. Daarom is een hoge werkfunctie van MoO_X gewenst vanuit het oogpunt van elektroneninjectie aan de p-Si/MoO_X interface.

Figuur 6 toont de donkere I-V kenmerken van de p-Si/MoO_X contacten met behulp van Cox en Strack methode (zie Aanvullend bestand 1: Figuur S4 voor het schematische illustratie). De helling van de I-V curve neemt toe met de toename van de diameter van de stip elektrode. De I-V curven van de niet-geannealde en 100 °C-geannealde monsters zijn lineair, met de specifieke contactweerstand (ρ_c) gefit als 0,32 en 0,24 Ω‧cm², respectievelijk. Hoewel annealing bij 100 °C de SiO_X laag aan de p-Si/MoO_X interface dikker zou maken, is de WF_MO hoger dan die van de niet-geannealde MoO_X film, dus het corresponderende monster toont de beste gattransportkarakteristiek. De I-V curven van de monsters geanneald bij 200 en 300 °C worden niet-lineair bij kleine stipdiameter en konden niet worden beschouwd als Ohmisch contact. In vergelijking met de monsters geanneald bij 100 °C, bezitten monsters geanneald bij hogere annealing temperaturen lagere stromen. Als de kleine daling van werkfunctie, zou de hoofdoorzaak zijn dat hogere annealing temperatuur dikkere SiO_X laag aan de p-Si/MoO_X interface veroorzaakt, wat het moeilijker maakt voor ladingsdragers om door de oxidebarrière te tunnelen.

De passiveringskwaliteiten van de MoO_X(10 nm)/p-Si heterojuncties als functie van thermische behandeling worden gekarakteriseerd in termen van effectieve minderheidsdrager levensduur (τ_eff). De injectieniveau-afhankelijke τ_effs wordt getoond in Aanvullend bestand 1: Figuur S5, waar de τ_effs bij een injectieniveau van 1 × 10¹⁵ cm⁻³ vermeld zijn in Tabel 3. De niet-geannealde MoO_X film toont de beste passiveringscapaciteit. Hogere behandelingstemperatuur leidt tot lagere τ_eff, wat het gecombineerde resultaat is van de chemische passivering van de interfaciale SiO_X en het veldeffect passivering van MoO_X, omdat groter X in SiO_X minder dangling bonds van silicium betekent en groter X in MoO_X betekent grotere ingebouwde electrisch veld intensiteit.

De MoO_X films worden vervolgens geadopteerd in de p-Si/MoO_X(10 nm)/Ag configuratie (Fig. 7a) om de invloed van MoO_X's elektronische eigenschappen op de apparatuurprestaties te onderzoeken. De licht stroomdichtheid versus spanning (J-V) curven worden getoond in Fig. 7b. De gemiddelde J-V kenmerken worden getoond in Fig. 7c–f. De lagere V_OCs na annealing zijn in lijn met de lagere τ_eff. Alle cellen, behalve degenen met MoO_X geanneald bij 300 °C, delen vergelijkbare J_SC (~ 38,8 mA/cm²), wat betekent dat het kleine verschil in optische index van MoO_X en variatie in de dikte van de interfaciale SiO_X weinig invloed hebben op de effectieve optische absorptie van bulk silicium bij lange golflengte bereik. De beste PCE van zonnecellen met niet-geannealde MoO_X films is 18,99%, wat vergelijkbaar is met ons eerdere rapport. Een PCE van 19,19% wordt bereikt wanneer 100 °C annealing wordt toegepast. De PCE verbetering komt voornamelijk van de verhoogde vulfactor (FF) met verminderde seriesweerstand, wat consistent is met de lage contactweerstand in Fig. 6b. Ondeugdelijke transport van gaten leidt tot de daling van FF, wat prominent is op de apparaten met 300 °C annealing. Hogere annealing temperaturen leiden tot PCEs daling die afkomstig is van verminderde V_OC (gedegradeerde veldeffect passivering van MoO_X) en FF (dikkere SiO_X interlaag vermindert de drager tunnelkans). Aangezien de MoO_X dunne films afgedekt zijn met Ag elektroden, kan de prestatiedegradatie voornamelijk afkomstig zijn van de hoge-temperatuur geïnduceerde elementaire diffusie aan de MoO_X/Ag interface zoals gedemonstreerd in het eerdere rapport. De diffusie van Ag atomen in MoO_X zal de werkfunctie van MoO_X verlagen, aangezien de Fermi-niveaus uitlijnen bij evenwicht door de overdracht van elektronen van metalen naar MoO_X.