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Realizing a facile and environmental-friendly fabrication of high-performance multi-crystalline silicon solar cells by employing ZnO nanostructures and an Al2O3 passivation layer

机译：通过使用ZnO纳米结构和Al2O3钝化层可以轻松环保地制造高性能多晶硅太阳能电池

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Nowadays, the multi-crystalline silicon (mc-Si) solar cells dominate the photovoltaic industry. However, the current acid etching method on mc-Si surface used by firms can hardly suppress the average reflectance value below 25% in the visible light spectrum. Meanwhile, the nitric acid and the hydrofluoric contained in the etching solution is both environmental unfriendly and highly toxic to human. Here, a mc-Si solar cell based on ZnO nanostructures and an Al2O3 spacer layer is demonstrated. The eco-friendly fabrication is realized by low temperature atomic layer deposition of Al2O3 layer as well as ZnO seed layer. Moreover, the ZnO nanostructures are prepared by nontoxic and low cost hydro-thermal growth process. Results show that the best passivation quality of the n+ -type mc-Si surface can be achieved by balancing the Si dangling bond saturation level and the negative charge concentration in the Al2O3 film. Moreover, the average reflectance on cell surface can be suppressed to 8.2% in 400–900 nm range by controlling the thickness of ZnO seed layer. With these two combined refinements, a maximum solar cell efficiency of 15.8% is obtained eventually. This work offer a facile way to realize the environmental friendly fabrication of high performance mc-Si solar cells.
机译：如今，多晶硅（mc-Si）太阳能电池主导着光伏产业。然而，目前公司所使用的在mc-Si表面上的酸蚀刻方法几乎不能将可见光谱中的平均反射率值抑制在25％以下。同时，蚀刻溶液中所含的硝酸和氢氟酸既对环境不利，又对人体有剧毒。在此，对基于ZnO纳米结构和Al 2 O 3间隔层的mc-Si太阳能电池进行说明。通过低温原子层沉积Al2O3层以及ZnO籽晶层，可以实现环保制造。此外，ZnO纳米结构是通过无毒且低成本的水热生长工艺制备的。结果表明，通过平衡Si悬空键的饱和水平和Al2O3薄膜中的负电荷浓度，可以实现n + 型mc-Si表面的最佳钝化质量。此外，通过控制ZnO种子层的厚度，可以将细胞表面的平均反射率在400–900 nm范围内抑制到8.2％。通过这两个组合的改进，最终获得了15.8％的最大太阳能电池效率。这项工作为实现高性能mc-Si太阳能电池的环境友好制造提供了一种简便的方法。

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