AFM：揭示硅异质结太阳能电池中混合缺陷的转化与钝化动力学

材料中的缺陷以多种形式共存，并经历动态转化，从而影响材料性能。然而，目前对这些动态转化的全面理解仍然有限，这阻碍了缺陷状态控制的进展。传统表征方法聚焦于宏观性质，但无法区分特定缺陷对材料功能的贡献。此外，现有技术通常仅量化缺陷浓度，而忽略了缺陷质量，将缺陷简单归类为“多”或“少”，忽视了缺陷质量对材料性能的影响。

本研究韩国能源技术研究院Hee-Eun Song和Ka-Hyun Kim等人通过双相电容瞬态（C(t)）分解，探究了硅异质结（SHJ）中与钝化相关的缺陷动态转化。结果显示，SHJ的C(t)响应呈现双相特性，揭示了两种不同的钝化相关缺陷构型。研究表明，钝化质量不仅取决于缺陷浓度，还与缺陷的键合构型密切相关。这些构型会随着沉积条件、层堆叠顺序和热退火过程演化为更深或更浅的能级缺陷，最终影响材料整体性能。本研究将缺陷转化与钝化质量联系起来，为半导体器件中的缺陷控制提供了新见解。

此外，双相C(t)分解技术的应用范围还涵盖钙钛矿和叠层太阳能电池、发光二极管、光电探测器以及金属-氧化物-半导体器件，展现了其在提升器件性能方面的潜力。

文章亮点

1. 双相缺陷动态解析：首次通过双相电容瞬态分解技术，揭示了硅异质结中钝化相关缺陷的两种构型（慢相Pslow和快相Pfast），分别对应悬挂键（DBs）和弱Si-Si键，为缺陷控制提供了新视角。

2. 热退火诱导缺陷转化：研究发现，热退火并非直接消除缺陷，而是将深能级缺陷（如DBs）转化为浅能级缺陷（如弱Si-Si键），从而降低其对器件性能的负面影响。

3. 工业应用潜力：该技术可推广至钙钛矿/硅叠层电池、LED等光电器件，为复杂异质结构中的缺陷分析提供了通用工具，助力高效器件的开发与优化。

D. H. Kim, J.-H. Oh, T. K. Lee, Y. Kim, J.-H. An, S. W. Sim, Y.-T. Han, J. Y. Lee, M. Kim, K. Im, Y.-J. Kim, U. Kim, K. T. Jeong, M. G. Kang, S. H. Lee, Y. Cho, H.-E. Song, K.-H. Kim, Unraveling Mixed-Defect Transformations and Passivation Dynamics in Silicon Heterojunction Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2025, e08814.

https://doi.org/10.1002/adfm.202508814

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