journal article·2020-02-24

Innovative Wide-Spectrum Mg and Ga-Codoped ZnO Transparent Conductive Films Grown via Reactive Plasma Deposition for Si Heterojunction Solar Cells

Zhongxin Zhou, Yunlong Zhang, Xinliang Chen, Shengzhe Li, Ying Zhao, Xiaodan Zhang

ACS Applied Energy Materials· Volume 3· Issue 2
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Abstract

In this work, wide-spectrum Mg and Ga-codoped ZnO (MGZO) transparent conductive films are developed via a reactive plasma deposition (RPD) technique with a soft thin-film growth process. MGZO film with a work function of ∼4.36 eV can be achieved within 12 min without any intentional substrate-heating treatment. The 480 nm-thickness MGZO film exhibits a low resistivity of ∼9.9 × 10–4 Ω cm and a high transmittance of ∼82.6% in the UV–vis–NIR region (λ approximately 400 nm–1200 nm). XRD spectra show that MGZO films exhibit (103) preferred orientation as the film thickness increases. A silicon heterojunction (SHJ) solar cell based on 480 nm-thick MGZO at the front side is completed. Excellent continuity of the MGZO film is proven by the cross-sectional SEM images, and there are no cracks and pinholes on the top or bottom of the c-Si pyramids. Further efficiency improvements are achieved using an ultrathin SnOx buffer layer with an ameliorated p-a-Si:H/TCO interface. Also, a silicon heterojunction (SHJ) solar cell using MGZO films on both sides is achieved with a conversion efficiency of 19.02%. These experimental results demonstrate that low-cost RPD-grown MGZO TCO materials could be commercially appropriate replacements for the conventional In2O3-based materials commonly used in SHJ solar cells and other optoelectronic devices.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Thin-Film Transistor Technologies · ZnO doping and properties · Silicon and Solar Cell Technologies

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institute of Photoelectronic Thin Film Devices and Technology, Nankai University, Tianjin 300350, PR China

Key Laboratory of Photoelectronic Thin Film Devices and Technology of Tianjin, Tianjin 300350, PR China

Funding

Nankai University · Ministry of Science and Technology of the People's Republic of China · National Natural Science Foundation of China · Science and Technology Research Program · Overseas Expertise Introduction Project for Discipline Innovation of Higher Education of China · Tianjin Municipality

References (63)

Show source-provided references
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