硅太陽能電池非常便宜和高效，它們可以以低于2美分/千瓦時的價格發(fā)電。目前最高效的硅太陽能電池是由小于10納米的薄非晶硅(a-Si:H)接觸層制成的，這些接觸層負責分離光產(chǎn)生的電荷。

使用這種硅異質結太陽能電池，HZB的效率達到了24%以上，同時也是串聯(lián)太陽能電池的一部分，最近報道的效率記錄為29.15%。

目前來自日本的單結硅太陽能電池的世界紀錄也是基于這種異質接觸。

這種異質接觸系統(tǒng)仍有相當大的效率潛力，然而，這些層是如何實現(xiàn)載流子分離的，以及它們的納米損失機制是什么，目前尚不清楚。晶硅:H接觸層的特點是其內在障礙,這一方面使優(yōu)秀的硅表面的涂層,從而最大限度地減少界面缺陷的數(shù)量,但另一方面也有一個小缺點:它會導致當?shù)貜秃想娏骱瓦\輸?shù)男纬烧系K。

HZB和猶他大學的一個團隊首次在原子水平上實驗測量了這種泄漏電流是如何在c-Si和a-si:H之間形成的，以及它們如何影響太陽能電池的性能。

Christoph伯麥教授領導的研究小組,他們能夠解決上述的損失機制接口使用超高真空硅納米尺度上heterocontact導電原子力顯微鏡(cAFM)。

利用導電的AFM探針，在超高真空條件下，在納米尺度上掃描A-si:H/c-Si界面樣品表面，揭示了載流子通過A-si:H缺陷的輸運通道(放大部分紅色狀態(tài))。(:MartinKünsting/HZB)

該小組在ACS應用納米材料上報告了他們的發(fā)現(xiàn)(“ImagingofBandtailStatesinSiliconHeterojunctionSolarCells:NanoscopicCurrentEffectsonPhotovoltaics”)。

物理學家們能夠以接近原子的分辨率確定泄漏電流在何處穿透選擇性a-si:H接觸，并在太陽能電池中造成損失過程。在cAFM中，這些損耗電流以納米級電流通道的形式出現(xiàn)，是與非晶硅網(wǎng)絡無序有關的缺陷的指紋。

這些缺陷充當電荷穿透選擇性接觸并誘導復合的墊腳石，我們稱之為“陷阱輔助的量子力學隧道”，Lips解釋道，這是第一次在a-si:H中可見這樣的狀態(tài)，而且我們能夠在最高質量的a太陽能電池的工作條件下揭示損耗機制。

猶他州和柏林的研究小組還發(fā)現(xiàn)，暗道電流隨時間隨機波動。結果表明，存在一個短期電流封鎖，這是由捕獲在鄰近缺陷中的局部電荷引起的，它改變了隧穿態(tài)的能量位置(墊腳石)。這種被捕獲的電荷還會導致電流通道的局部光電電壓上升到1V以上，這遠遠高于宏觀接觸所能使用的電壓。

關鍵在如何進一步提高硅太陽能電池的效率在一個更有針對性的方法,貝恩德?Stannowski博士補充說。