叉指式背接觸太陽電池是一種實現最佳短路電流的有效結構，從而不斷逼近矽基太陽電池理論極限。免摻雜異質結技術通過採用空穴及電子傳輸層薄膜與晶體矽基片通過界面能帶調控直接構建異質結電池，免除了傳統pn結太陽電池中的高溫摻雜過程，具有工藝溫度低、製備方法簡單、材料體系廣、結深淺等優點，已成為近年來矽基太陽電池領域的一個研究熱點。將免摻雜異質結製造技術應用在叉指式背接觸太陽電池結構中，完全有望以極簡化的綠色製程，實現高效光伏應用。
然而，在空穴傳輸層和電子傳輸層之間存在不可避免的重疊區域，會引起邊緣漏電和複合，這會極大地降低電池的轉換效率。基於以上現狀，上海交通大學量子結構及量子調控教育部重點實驗室/太陽能研究所沈文忠教授團隊與中山大學材料學院高平奇教授團隊合作在國際知名期刊Nano Energy 上發表題為「Edge effect in silicon solar cells with dopant-free interdigitated back-contacts」的論文。在沒有界面鈍化層的情況下，通過硬掩模法製造的太陽電池會發生嚴重的邊緣複合，複合電流為3×10-4A，並且填充因子（FF）較差，約為66％，這表明除串聯電阻外，邊緣複合是另一個影響FF的重要因素。論文明確地指出了邊緣複合位置並量化了複合損耗，結合光伏特性、暗態和光電流—電壓（IV）曲線、局域光照的IV曲線等表徵手段，詳細比較了採用硬掩模法和光刻法所製備的叉指式背接觸電池性能。通過清楚了解邊緣效應，並仔細調控邊緣區的質量，最終通過光刻法或硬掩模法均製得效率超過20％，FF超過73％的免摻雜矽基異質結太陽電池。
圖示：用硬掩模法（a,c,e）和光刻法 (b,d,f) 製造的免摻雜矽基異質結太陽電池比較： (a,b) 器件背面照片；(c,d) 電池結構示意圖；（e,f）c和d中黑色虛線方框的間隙區域的放大圖；（g）本徵非晶矽厚度為0nm和4nm下器件的IV曲線。
論文連結：
Edge effect in silicon solar cells with dopant-free interdigitated back-contacts
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552030450X