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Toward Cost‐Effective Manufacturing of Silicon Solar Cells: Electrodeposition of High‐Quality Si Films in a CaCl2‐based Molten Salt

Abstract

Electrodeposition of Si films from a Si‐containing electrolyte is a cost‐effective approach for the manufacturing of solar cells. Proposals relying on fluoride‐based molten salts have suffered from low product quality due to difficulties in impurity control. Here we demonstrate the successful electrodeposition of high‐quality Si films from a CaCl2‐based molten salt. Soluble SiIV−O anions generated from solid SiO2 are electrodeposited onto a graphite substrate to form a dense film of crystalline Si. Impurities in the deposited Si film are controlled at low concentrations (both B and P are less than 1 ppm). In the photoelectrochemical measurements, the film shows p‐type semiconductor character and large photocurrent. A p–n junction fabricated from the deposited Si film exhibits clear photovoltaic effects. This study represents the first step to the ultimate goal of developing a cost‐effective manufacturing process for Si solar cells based on electrodeposition.

Ein Schritt zu billigen Solarzellen: Hochwertige Si‐Filme für die Photovoltaik werden durch elektrochemische Abscheidung aus CaCl2‐CaO‐SiO2‐Schmelzen hergestellt. Dabei werden lösliche SiIVO‐Anionen auf ein Graphitsubtrat abgeschieden, um einen dichten und dicken Film von p‐Si mit kontrolliert niedrigen Verunreinigungen zu bilden. Der Film zeigt gute photoelektrochemische Eigenschaften und deutliche photovoltaische Effekte.

Autoren:   Xiao Yang, Li Ji, Xingli Zou, Taeho Lim, Ji Zhao, Edward T Yu, Allen J. Bard; Xiao Yang, Li Ji, Xingli Zou, Taeho Lim, Ji Zhao, Edward T. Yu, Allen J. Bard
Journal:   Angewandte Chemie
Band:   129
Ausgabe:   47
Jahrgang:   2017
Seiten:   15274
DOI:   10.1002/ange.201707635
Erscheinungsdatum:   19.10.2017
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