Abstract In this contribution, we present an electron selective passivating contact metallised with a low temperature process to target front side applications in crystalline silicon (c-Si) solar cells. In addition to an interfacial silicon oxide (SiOx) and an in-situ phosphorous doped micro-crystalline silicon (μc-Si(n)) layer, it comprises an ultra-thin indium tin oxide (ITO) layer of 15 nm for lateral conductivity and a hydrogen rich silicon nitride (SiNx:H) layer which serves as hydrogen (H) reservoir and as anti-reflection coating. We use one single thermal treatment for 30 min at 350 °C to sinter the screen-printed paste, to recover sputtering damage induced during ITO deposition, and to diffuse hydrogen from the SiNx:H layer towards the c-Si/SiOx interface where it passivates interfacial defects. Applied to symmetrically processed textured samples, we find implied open-circuit voltage (iVOC) > 728 mV for optimal ITO thickness of 15 nm and annealing temperatures of 350 °C. The developed stack was applied on the front textured side of co-annealed (800 °C) p-type c-Si solar cells in combination with a tunnel oxide hole selective passivating contact on the rear side. We demonstrate solar cells with fill factor (FF) up to 81.9% and an open-circuit voltage (VOC) up to 719 mV. With a short-circuit current density (JSC) of 38.6 mA/cm2, we obtain a final cell efficiency to 22.8%. We find that the annealing of the SiNx:H/ITO stack strongly increases the ITO free carrier density penalizing the solar cell spectral response at high wavelengths.

中文翻译：

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优化具有共退火前后钝化触点的高效两侧接触 c-Si 太阳能电池的前 SiNx/ITO 堆栈

摘要 在这篇文章中，我们提出了一种通过低温工艺金属化的电子选择性钝化触点，以用于晶体硅 (c-Si) 太阳能电池的正面应用。除了界面氧化硅 (SiOx) 和原位掺磷微晶硅 (μc-Si(n)) 层外，它还包含 15 nm 的超薄氧化铟锡 (ITO) 层，用于横向导电和富含氢的氮化硅 (SiNx:H) 层，用作氢 (H) 储存器和抗反射涂层。我们在 350 °C 下使用单次热处理 30 分钟来烧结丝网印刷浆料，恢复 ITO 沉积过程中引起的溅射损伤，并将氢从 SiNx:H 层扩散到 c-Si/SiOx 界面，在那里它钝化界面缺陷。应用于对称处理的纹理样品，我们发现隐含开路电压 (iVOC) > 728 mV，最佳 ITO 厚度为 15 nm，退火温度为 350 °C。开发的堆栈应用于共退火（800°C）p 型 c-Si 太阳能电池的正面纹理侧，并结合背面的隧道氧化物空穴选择性钝化触点。我们展示了填充因子 (FF) 高达 81.9% 和开路电压 (VOC) 高达 719 mV 的太阳能电池。在短路电流密度 (JSC) 为 38.6 mA/cm2 的情况下，我们获得了 22.8% 的最终电池效率。我们发现，SiNx:H/ITO 堆叠的退火强烈增加了 ITO 自由载流子密度，从而损害了太阳能电池在高波长下的光谱响应。728 mV，最佳 ITO 厚度为 15 nm，退火温度为 350 °C。开发的堆栈应用于共退火（800°C）p 型 c-Si 太阳能电池的正面纹理侧，并结合背面的隧道氧化物空穴选择性钝化触点。我们展示了填充因子 (FF) 高达 81.9% 和开路电压 (VOC) 高达 719 mV 的太阳能电池。在短路电流密度 (JSC) 为 38.6 mA/cm2 的情况下，我们获得了 22.8% 的最终电池效率。我们发现 SiNx:H/ITO 堆栈的退火强烈增加了 ITO 自由载流子密度，从而损害了太阳能电池在高波长下的光谱响应。728 mV，最佳 ITO 厚度为 15 nm，退火温度为 350 °C。开发的堆栈应用于共退火（800°C）p 型 c-Si 太阳能电池的正面纹理侧，并结合背面的隧道氧化物空穴选择性钝化触点。我们展示了填充因子 (FF) 高达 81.9% 和开路电压 (VOC) 高达 719 mV 的太阳能电池。在短路电流密度 (JSC) 为 38.6 mA/cm2 的情况下，我们获得了 22.8% 的最终电池效率。我们发现 SiNx:H/ITO 堆栈的退火强烈增加了 ITO 自由载流子密度，从而损害了太阳能电池在高波长下的光谱响应。将开发的堆叠应用于共退火（800°C）p 型 c-Si 太阳能电池的正面纹理侧，并结合背面的隧道氧化物空穴选择性钝化触点。我们展示了填充因子 (FF) 高达 81.9% 和开路电压 (VOC) 高达 719 mV 的太阳能电池。在短路电流密度 (JSC) 为 38.6 mA/cm2 的情况下，我们获得了 22.8% 的最终电池效率。我们发现 SiNx:H/ITO 堆栈的退火强烈增加了 ITO 自由载流子密度，从而损害了太阳能电池在高波长下的光谱响应。开发的堆栈应用于共退火（800°C）p 型 c-Si 太阳能电池的正面纹理侧，并结合背面的隧道氧化物空穴选择性钝化触点。我们展示了填充因子 (FF) 高达 81.9% 和开路电压 (VOC) 高达 719 mV 的太阳能电池。在短路电流密度 (JSC) 为 38.6 mA/cm2 的情况下，我们获得了 22.8% 的最终电池效率。我们发现 SiNx:H/ITO 堆栈的退火强烈增加了 ITO 自由载流子密度，从而损害了太阳能电池在高波长下的光谱响应。