南开刘玮/上海微系统所刘正新：Mg掺杂ZnO实现效率超过22%的硅异质结太阳电池

本文聚焦于硅异质结（SHJ）太阳电池中免掺杂电子传输层的优化。背景方面，传统ZnO电子传输层虽具宽带隙、高透过率等优势，但通过异价施主掺杂（如Al、Ga）常引入晶格失配与缺陷，限制器件性能。研究目的在于提出一种Mg掺杂ZnO（ZnMgO）电子传输层，借助氧迁移调控克服上述问题，提升电子选择性接触。结论表明，Mg的引入因与Zn²⁺离子半径相近，降低了晶格畸变，并促进晶格氧重新分布与氧空位形成。结合低成本磁控溅射与快速热处理，实现了ZnMgO/c-Si界面能带结构重构，增强了电子提取能力。密度泛函理论计算证实Mg降低了氧空位形成能及晶格氧迁移势垒。优化后器件获得22.08%的光电转换效率和717 mV的开路电压，接触电阻率低至63.89 mΩ·cm²。该研究为高效、稳定的免掺杂电子选择性接触提供了新路径，有望推动晶硅光伏器件发展。