硅異質結（SHJ）太陽能電池憑借其優異的鈍化性能和載流子選擇性接觸，已實現單結最高效率（26.81%）。然而，傳統背接觸（IBC）結構因復雜的背面圖案化工藝限制了其產業化應用。本文提出一種新型FBC-SHJ（前/背接觸硅異質結）太陽能電池，前側引入新型堆疊(n)nc-Si:H/MoO?/TCO，背側采用實驗室標準p型接觸堆疊（如p-nc-Si:H），以獨立評估前側電子傳輸性能。美能TLM接觸電阻測試儀作為核心測試工具，在驗證新型MoO?基接觸堆疊的界面性能中發揮了關鍵作用。

FBC-SHJ太陽能電池的結構設計

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(A) IBC-SHJ太陽能電池結構；(B) 對稱接觸電阻率測試樣品結構；(C) FBC-SHJ太陽能電池結構

傳統IBC架構中，p型nc-Si:H覆蓋層的高導電性導致分流電阻低。FBC-SHJ太陽能電池在本研究中作為驗證新型MoO?基電子收集接觸堆疊性能的關鍵實驗載體。本文采用超薄MoO?（<2 nm）作為全區域覆蓋層，其低橫向導電性顯著減少漏電。電子通過(n)nc-Si:H/MoO?/TCO堆疊收集，空穴通過(i)a-Si:H/MoO?/TCO堆疊收集，實現載流子分離。

傳輸機制分析

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(n)nc-Si:H/MoO?接觸的平衡態能帶圖

通過TCAD仿真揭示了MoO?堆疊的能帶特性：(n)nc-Si/H與MoO?界面形成電子累積區，費米能級高于導帶，電子通過熱離子發射和直接隧穿傳輸，完全在導帶內完成。相較于傳統隧穿接觸，MoO?的n型特性避免了價帶復合損失。

接觸電阻優化

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不同等離子體處理的接觸電阻（ρc）

該研究制造了對稱接觸電阻測試樣品，以評估不同等離子體處理對接觸電阻的影響。結果表明，引入含硼等離子體處理（PTB）可以顯著降低接觸電阻，從平均183 mΩcm2降低到108 mΩcm2。這表明PTB 對于提高接觸性能具有積極作用。

FBC-SHJ 太陽能電池的性能評估

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FBC-SHJ太陽能電池性能參數

FBC-SHJ 太陽能電池：實驗比較了不同厚度的 n 型 nc-Si:H 層和等離子體處理對電池性能的影響。結果顯示，使用50 nm 厚的 n 型 nc-Si:H 層和PTB的電池表現出最佳性能，填充因子（FF）達到 81.56%，開路電壓（VOC）超過 705 mV。

IBC-SHJ 太陽能電池的制造與優化

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IBC-SHJ太陽能電池制造流程示意圖

IBC-SHJ 太陽能電池的制造流程：

• 沉積本征非晶硅（(i)a-Si:H）鈍化層與前表面場（(n)nc-SiO?:H）；
• 前后表面沉積SiO?保護層（800 nm與1600 nm）；
• 全區域沉積(n)nc-Si:H層；
• 濕法刻蝕去除空穴收集區的(n)nc-Si:H與SiO?層；
• 沉積全區域MoO?與ITO層；
• 光刻圖案化與銀電極制備。

IBC-SHJ太陽能電池J-V參數對比

最佳IBC-SHJ電池的J-V曲線與參數

通過光刻與濕法刻蝕優化圖案化工藝，解決了小間距（300 μm）下的鈍化層損傷問題。優化后，IBC電池的VOC提升147 mV，FF提高10.7%，最佳電池效率達21.14%，分流電阻>150 kΩ·cm2，接近實驗室標準FBC電池水平。FBC-SHJ電池在本研究中作為技術驗證平臺，成功展示了MoO?基接觸堆疊在簡化工藝與提升效率方面的潛力。實驗證明，MoO?的低橫向導電性顯著提升分流電阻，PTB處理優化了接觸界面性能。優化后的IBC電池效率達21.14%，且具備24%以上的效率潛力。

美能TLM接觸電阻測試儀

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美能TLM接觸電阻測試儀所具備接觸電阻率測試功能，可實現快速、靈活、精準檢測。

靜態測試重復性≤1%，動態測試重復性≤3%

線電阻測量精度可達5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測試與線電阻測試隨意切換

定制多種探測頭進行測量和分析

美能TLM接觸電阻測試儀憑借其高精度、多功能性與定制化設計，為本研究中的界面工程優化與電池性能驗證提供了關鍵實驗數據支撐，確保了從材料特性到電池效率的全鏈條研究可靠性。

原文出處：Interdigitated-back-contacted silicon heterojunction solar cells featuring novel MoOx-based contact stacks

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