Bram Hoex教授：原子层沉积在高效太阳电池中的应用综述

第一作者：Md. Anower Hossain

通讯作者：Bram Hoex

通讯单位：新南威尔士大学

【本文亮点】

1、原子层沉积（ALD）在薄膜沉积方面具有以下显著的优势：膜厚和化学成分可控制性、膜保形性、低温处理等。

2、原子层沉积在各类高效太阳能电池中具有广泛的应用。

原子层沉积（ALD）薄膜沉积可以合成具有原子级精度的材料，基于自限的膜纳米级的控制，可以实现多组分膜的化学成分控制、大面积的薄膜/工艺的可重复性，具备低温处理以及原位实时监控等技术特征。该技术在各种太阳能电池中具有广泛的应用，Bram Hoex教授团队主要总结了ALD在硅，薄膜，有机和量子点太阳能电池及在工业生产领域的应用进展。

要点1. 硅电池

ALD基材料在c-Si太阳能电池中的应用始于Al₂O₃，Al₂O₃是一种非常有效的表面钝化层，被发现可以显着提高c-Si太阳能电池的效率并应用于大规模产业化中。此后的研究中，ALD的应用研究从表面钝化层扩展到载流子传输材料。本节回顾了由ALD制成的材料作为表面钝化层以及c-Si太阳能电池的电子/空穴选择性接触的应用。

图1. 不同结构太阳电池在大规模产线上的效率对比，分别是Al-BSF电池、双面ALDAl₂O₃ 钝化PERC电池、背面PECVD Al₂O₃ 钝化PERC电池

要点2. 薄膜及有机、钙钛矿电池

ALD在薄膜太阳能电池上的应用主要是由对纳米层沉积和界面改性的要求驱动的，按功能层可将其分为吸收层，缓冲层，界面钝化层和透明导电氧化物层等。金属氧化物在有机、钙钛矿及硅/钙钛矿叠层等高效电池的制备中也有广泛的应用。无论是作为电子/空穴传输层、复合层还是封装层，ALD一直扮演着至关重要的角色。

图2. ALD Al₂O₃在无毒铜锌锡硫高效太阳电池中的应用

要点3. 介孔电池及透明导电氧化物

在量子点太阳能电池中，ALD沉积常用于量子点的表面修饰及吸收层制备，对于制造高效的量子点太阳能电池至关重要。ALD还可以用于制备n型/p型透明导电电极，其生长的2D材料可以轻松集成到太阳能电池中，并有助于制造出更高效，轻便的太阳能面板。

图3. ALD Al₂O₃在PbSe量子点太阳电池中的应用

【小结】

在这篇综述中，主要总结了ALD在太阳电池技术中的广泛应用，ALD的内在优点在实现高效及环境友好太阳电池的制备过程中发挥了重要作用。ALD制备的Al₂O₃在商业硅太阳能电池中的成功经验表明其在大批量生产中具有成本效益。 因此，我们认为ALD将在高效太阳电池及其制造领域持续发挥重要作用。