太陽能光伏發(fā)電是推動“碳達(dá)峰，碳中和”的重要力量。以非晶硅和晶體硅（a-Si:H/c-Si）構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽能電池近年來不斷取得進(jìn)展。然而，SHJ電池中的a-Si:H薄膜會帶來較嚴(yán)重的寄生光吸收，并且設(shè)備和工藝成本較高。采用寬帶隙過渡金屬氧化物（TMO）替代a-Si:H在減少寄生光吸收、提升光電流，以及降低成本等方面具有重要潛力。近年來，中國科學(xué)院上海高等研究院基礎(chǔ)交叉研究中心研究員李東棟團(tuán)隊(duì)，在a-Si:H/c-Si異質(zhì)結(jié)電池的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和TMO/c-Si異質(zhì)結(jié)電池的前瞻研究等方面開展了深入研究。前期研究中已發(fā)現(xiàn)電池中界面的演變，并針對效率和穩(wěn)定性的提升提出一系列改良方案 (ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13, 28415；Solar RRL, 2021, 5, 2100169；Advanced Functional Materials, 2020, 30, 2004367；ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 36778；Solar RRL, 2019, 3, 1900274)。
近期該團(tuán)隊(duì)針對TMO/c-Si異質(zhì)結(jié)電池空穴傳輸層，提出了提升載流子選擇性的新策略。相關(guān)研究成果以NiOx/MoOx Bilayer as an Efficient Hole-Selective Contact in Crystalline Silicon Solar Cells為題，發(fā)表在Cell Reports Physical Science上。
該工作使用NiOx/MoOx疊層結(jié)構(gòu)作為c-Si電池的空穴傳輸層，有效提高了空穴載流子的選擇性。一方面，高功函數(shù)的MoOx使c-Si表面的能帶向上彎曲，促進(jìn)空穴載流子的有效提??；另一方面，NiOx與c-Si較大的導(dǎo)帶偏移進(jìn)一步阻擋電子傳輸。得益于此，采用NiOx/MoOx疊層結(jié)構(gòu)的c-Si太陽能電池實(shí)現(xiàn)了21.31%的效率。此外，通過UV/O3處理在硅表面形成超薄的SiOx，可進(jìn)一步提高空穴提取能力，效率提升至21.60%。這是迄今為止，以MoOx作為空穴選擇性傳輸層且未使用a-Si:H薄膜的c-Si太陽電池中所報(bào)道的最高效率。
研究工作得到中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究人員的幫助，以及國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、山西省科技廳等的支持。
