Abstract We focus on utilizing sputtered indium tin oxide (ITO) as a recombination layer, having low junction damage to an n-type silicon solar cell with a front-side tunnel oxide passivating electron contact, thereby enabling the development of a high efficiency monolithic perovskite/Si tandem device. High transparency and low resistivity ITO films are deposited via low power DC magnetron sputtering at room temperature onto a front-side thin SiOx/n+ poly-Si contact in a complete Cz n-Si cell with a back-side Al2O3/SiNx passivating boron-diffused p+-emitter on a random pyramid textured surface. We report the cell characteristics before and after ITO sputtering, and we find a cure at 250 °C in air is highly effective at mitigating any sputtering induced damage. Our ITO coated sample resulted in an implied open-circuit voltage (iVoc) of 684.7 ± 11.3 mV with the total saturation current density of 49.2 ± 14.8 fA/cm2, an implied fill factor (iFF) of 81.9 ± 0.8%, and a contact resistivity in the range of 60 mΩ-cm2 to 90 mΩ-cm2. After formation of a local Ag contact to the rear emitter and sputtered ITO film as the front-side contact without grid fingers, the pseudo-efficiency of 20.2 ± 0.5% was obtained with the Voc of 670.4 ± 7 mV and pseudo FF of 77.3 ± 1.3% under simulated one sun with the calculated short-circuit current density of 30.9 mA/cm2 from the measured external quantum efficiency. Our modelling result shows that efficiency exceeding 25% under one sun is practically achievable in perovskite/Si tandem configuration using the ITO recombination layer connecting a perovskite top cell and a poly-Si bottom cell.

中文翻译：

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溅射氧化铟锡作为在隧道氧化物/多晶硅钝化触点上形成的复合层，实现高效单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的潜力

摘要 我们专注于利用溅射氧化铟锡 (ITO) 作为复合层，对具有正面隧道氧化物钝化电子接触的 n 型硅太阳能电池具有低结损伤，从而实现高效单片钙钛矿的开发。 /Si 串联装置。高透明度和低电阻率的 ITO 薄膜在室温下通过低功率直流磁控溅射沉积到完整的 Cz n-Si 电池中的正面薄 SiOx/n+ 多晶硅触点上，背面具有 Al2O3/SiNx 钝化硼-在随机金字塔纹理表面上扩散 p+-发射器。我们报告了 ITO 溅射前后的电池特性，我们发现在 250 °C 空气中固化对于减轻任何溅射引起的损坏非常有效。我们的 ITO 涂层样品的隐含开路电压 (iVoc) 为 684.7 ± 11。3 mV，总饱和电流密度为 49.2 ± 14.8 fA/cm2，隐含填充因子 (iFF) 为 81.9 ± 0.8%，接触电阻率范围为 60 mΩ-cm2 至 90 mΩ-cm2。在形成与后发射极的局部 Ag 接触和溅射 ITO 膜作为没有栅指的正面接触后，获得了 20.2 ± 0.5% 的伪效率，Voc 为 670.4 ± 7 mV，伪 FF 为 77.3 ±根据测得的外部量子效率计算出的短路电流密度为 30.9 mA/cm2，在模拟一个太阳下为 1.3%。我们的建模结果表明，在使用连接钙钛矿顶部电池和多晶硅底部电池的 ITO 复合层的钙钛矿 / Si 串联配置中，在一个太阳下实际上可以实现超过 25% 的效率。隐含填充因子 (iFF) 为 81.9 ± 0.8%，接触电阻率范围为 60 mΩ-cm2 至 90 mΩ-cm2。在形成与后发射极的局部 Ag 接触和溅射 ITO 膜作为没有栅指的正面接触后，获得了 20.2 ± 0.5% 的伪效率，Voc 为 670.4 ± 7 mV，伪 FF 为 77.3 ±根据测得的外部量子效率计算出的短路电流密度为 30.9 mA/cm2，在模拟一个太阳下为 1.3%。我们的建模结果表明，在使用连接钙钛矿顶部电池和多晶硅底部电池的 ITO 复合层的钙钛矿 / Si 串联配置中，在一个太阳下实际上可以实现超过 25% 的效率。隐含填充因子 (iFF) 为 81.9 ± 0.8%，接触电阻率范围为 60 mΩ-cm2 至 90 mΩ-cm2。在形成与后发射极的局部 Ag 接触和溅射 ITO 膜作为没有栅指的正面接触后，获得了 20.2 ± 0.5% 的伪效率，Voc 为 670.4 ± 7 mV，伪 FF 为 77.3 ±根据测得的外部量子效率计算出的短路电流密度为 30.9 mA/cm2，在模拟一个太阳下为 1.3%。我们的建模结果表明，在使用连接钙钛矿顶部电池和多晶硅底部电池的 ITO 复合层的钙钛矿 / Si 串联配置中，在一个太阳下实际上可以实现超过 25% 的效率。在形成与后发射极的局部 Ag 接触和溅射 ITO 膜作为没有栅指的正面接触后，获得了 20.2 ± 0.5% 的伪效率，Voc 为 670.4 ± 7 mV，伪 FF 为 77.3 ±根据测得的外部量子效率计算出的短路电流密度为 30.9 mA/cm2，在模拟一个太阳下为 1.3%。我们的建模结果表明，在使用连接钙钛矿顶部电池和多晶硅底部电池的 ITO 复合层的钙钛矿 / Si 串联配置中，实际上可以实现在一个阳光下超过 25% 的效率。在形成与后发射极的局部 Ag 接触和溅射 ITO 膜作为没有栅指的正面接触后，获得了 20.2 ± 0.5% 的伪效率，Voc 为 670.4 ± 7 mV，伪 FF 为 77.3 ±根据测得的外部量子效率计算出的短路电流密度为 30.9 mA/cm2，在模拟一个太阳下为 1.3%。我们的建模结果表明，在使用连接钙钛矿顶部电池和多晶硅底部电池的 ITO 复合层的钙钛矿 / Si 串联配置中，在一个太阳下实际上可以实现超过 25% 的效率。根据测得的外量子效率计算出的短路电流密度为 30.9 mA/cm2，在模拟一个太阳下为 3%。我们的建模结果表明，在使用连接钙钛矿顶部电池和多晶硅底部电池的 ITO 复合层的钙钛矿 / Si 串联配置中，在一个太阳下实际上可以实现超过 25% 的效率。根据测得的外量子效率计算出的短路电流密度为 30.9 mA/cm2，在模拟一个太阳下为 3%。我们的建模结果表明，在使用连接钙钛矿顶部电池和多晶硅底部电池的 ITO 复合层的钙钛矿 / Si 串联配置中，在一个太阳下实际上可以实现超过 25% 的效率。