三、黑硅太阳电池研究历程 2005年，清华大学朱静课题组[27]利用MAE法在单晶硅和多晶硅衬底上制备出了纳米线阵列黑硅，并将其应用于光伏器件。但由于没有对黑硅发射结进行钝化，无法抑制光生载流子的表面复合，导致前接触电极电流收集效率不高，获得了效率为9.31%（单晶硅）和4.73%（多晶硅）的太阳电池。2006年，德国Walter
Schottky研究所的Koynov,
Svetoslav等人[28]采用干氧SiOx层对MAE法制备的黑硅发射结进行钝化，在三晶硅和多晶硅上获得效率约为14%（三晶硅）和12%（多晶硅）的电池器件。2008年，韩国能源研究所的Yoo,
Jinsu等人[23]用SiNx层对RIE法制备的黑硅发射结进行钝化，在单晶硅上获得效率15.1%的太阳电池。之后，他们于2010年对RIE工艺进行优化，分别在单晶硅[24]和多晶硅上[25]，获得效率为16.7%和16.1%的太阳电池。 约一年后，中科院微电子所的夏洋课题组[19]利用PIII法在单晶硅上制备了黑硅，并用SiNx层作为电池钝化层，最终电池效率为15.68%。同年，美国可再生能源实验室（NREL）的Toor,
Fatima等人[29]利用MAE法对黑硅层厚度进行优化，并对黑硅发射结进行热氧化SiOx层钝化，最终在区熔单晶上获得效率为17.1%的电池。国立台湾科技大学的Huang,
Bohr-Ran等人[30]采用MAE法制备了效率为10.15%的未经钝化的单晶黑硅太阳电池，他们深入研究了黑硅层厚度（纳米线阵列长度）和电池效率的关系。中科院物理所的Liu,
Yaoping等人[31],将SiNx/SiOx叠层钝化工艺应用于MAE法制备的黑硅发射结上，在多晶硅上得到了效率为15.8%的太阳电池。 国立台湾清华大学的Hsu,
W.
Chuck等人[32]采取相似的钝化工艺，并通过减薄黑硅层厚度，制备了效率为16.39%的多晶黑硅太阳电池。2012年，夏洋课题组[20]利用PIII法和SiNx层钝化工艺在多晶硅上获得了效率为15.99%的器件，然后通过对SiNx层钝化工艺的优化，将效率提升至16.25%[21]，继而又对电池工艺步骤进行调整，将黑硅制备工序置于硅片的扩散制结工序之后，抑制黑硅扩散制结的不均匀性而引入的侧向电场，再次将多晶黑硅太阳电池效率提升至16.3%[22]。同年，NREL的Yuan,
Hao-Chih利用液相沉积SiOx-退火工艺钝化MAE法制备的黑硅发射结，在区熔单晶上获得效率为16.4%的电池。 NREL的Oh,
Jihun等人[34]深入研究了MAE法制备的黑硅的复合性质，实现了俄歇复合、表面复合的识别和分离量化，并将SiOx层钝化和掩膜光刻相结合，在区熔单晶上得到了效率为18.2%的太阳电池。2013年，大连理工大学的Liu,
W.
F.等人[35]采用MAE法和热氧化SiOx层钝化工艺，制备了效率为12.22%的单晶黑硅太阳电池，他们主要研究了不同温度的钝化工艺对电池性能的影响。同年，韩国LG电子的Lee,
Kyoung-soo等人[26]通过调控RIE后道去损工艺和黑硅微观结构，实现了对自掩膜RIE的工艺优化，得到了效率为16.32%的多晶黑硅太阳电池。同年，上海交通大学Lin,
X. X.等人[36]采用MAE法和SiNx/SiOx叠层钝化工艺，获得了效率为17.11%的单晶黑硅太阳电池。Liu,
Yaoping等人[37]将选择性发射结（SE）工艺、MAE法、SiNx钝化工艺整合，在多晶硅上制备了选择性黑硅发射结太阳电池，其效率达16.94%，开创了先进电池工艺应用于黑硅太阳电池的先河。 为了能够更加清晰、详尽的了解BSC的研究历程，更加直观的认识BSC工艺优化和器件性能的情况，笔者将上述研究进展以表格形式呈现，见表一。 表一
黑硅太阳电池研究进展一览表
 注：Voc——开路电压（单位：mV）；
Jsc——短路电流密度（单位：mA/cm2）； FF——填充因子（百分比）； Eff——光电转换效率（百分比）； 面积/规格——（cm2或mm x mm）。 从上表可以看到：从2005年至今，BSC得到了快速发展，电池转换效率逼近目前的晶硅电池。但需要承认的是，绝大部分BSC的转换效率还是落后于传统的晶硅太阳电池。因此，有必要对BSC关键工艺、性能制约因素进行分析，并给出一些可行的解决方案。 |
