We explore substoichiometric molybdenum trioxide (MoOx, x < 3) as a dopant-free, hole-selective contact for silicon solar cells. Using an intrinsic hydrogenated amorphous silicon passivation layer between the oxide and the silicon absorber, we demonstrate a high open-circuit voltage of 711 mV and power conversion efficiency of 18.8%. Due to the wide band gap of MoOx, we observe a substantial gain in photocurrent of 1.9 mA/cm2 in the ultraviolet and visible part of the solar spectrum, when compared to a p-type amorphous silicon emitter of a traditional silicon heterojunction cell. Our results emphasize the strong potential for oxides as carrier selective heterojunction partners to inorganic semiconductors.

1.
P.
Würfel
,
Physics of Solar Cells: From Principles to New Concepts
(
Wiley
,
Weinheim, Germany
,
2005
).
2.
M. A.
Green
,
K.
Emery
,
Y.
Hishikawa
,
W.
Warta
, and
E. D.
Dunlop
,
Prog. Photovoltaics: Res. Appl.
21
,
1
(
2013
).
3.
M.
Taguchi
,
A.
Yano
,
S.
Tohoda
,
K.
Matsuyama
,
Y.
Nakamura
,
T.
Nishiwaki
,
K.
Fujita
, and
E.
Maruyama
,
IEEE J. Photovoltaics
4
,
96
(
2014
).
4.
S.
De Wolf
,
A.
Descoeudres
,
Z. C.
Holman
, and
C.
Ballif
,
Green
2
,
7
24
(
2012
).
5.
Z. C.
Holman
,
A.
Descoeudres
,
L.
Barraud
,
F. Z.
Fernandez
,
J. P.
Seif
,
S.
De Wolf
, and
C.
Ballif
,
IEEE J. Photovoltaics
2
,
7
15
(
2012
).
6.
S. Y.
Herasimenka
,
W. J.
Dauksher
, and
S. G.
Bowden
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
053511
(
2013
).
7.
J. P.
Seif
,
A.
Descoeudres
,
M.
Filipic
,
F.
Smole
,
M.
Topic
,
Z. C.
Holman
,
S.
De Wolf
, and
C.
Ballif
,
J. Appl. Phys.
115
,
024502
(
2014
).
8.
H.
Fujiwara
,
T.
Kaneko
, and
M.
Kondo
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
133508
(
2007
).
9.
D.
Pysch
,
M.
Bivour
,
M.
Hermle
, and
S. W.
Glunz
,
Thin Solid Films
519
,
2550
2554
(
2011
).
10.
T.
Mueller
,
S.
Schwertheim
,
M.
Scherff
, and
W. R.
Fahrner
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
033504
(
2008
).
11.
J.
Meyer
,
S.
Hamwi
,
M.
Kröger
,
W.
Kowalsky
,
T.
Riedl
, and
A.
Kahn
,
Adv. Mater.
24
,
5408
5427
(
2012
).
12.
M. T.
Greiner
,
M. G.
Helander
,
W.-M.
Tang
,
Z.-B.
Wang
,
J.
Qiu
, and
Z.-H.
Lu
,
Nature Mater.
11
,
76
(
2012
).
13.
S.
Tokito
,
K.
Noda
, and
Y.
Taga
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
29
,
2750
2753
(
1996
).
14.
C.
Battaglia
,
X.
Yin
,
M.
Zheng
,
I. D.
Sharp
,
T.
Chen
,
S.
McDonnell
,
A.
Azcatl
,
C.
Carraro
,
R.
Maboudian
,
R. M.
Wallace
, and
A.
Javey
,
Nano Lett.
14
,
967
971
(
2014
).
15.
W.
Kern
and
D. A.
Puotinen
,
RCA Rev.
31
,
187
(
1970
).
16.
A.
Descoeudres
,
L.
Barraud
,
S.
De Wolf
,
B.
Strahm
,
D.
Lachenal
,
C.
Buerin
,
Z. C.
Holman
,
F.
Zicarelli
,
B.
Demaurex
,
J.
Seif
,
J.
Holovsky
, and
C.
Ballif
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
123506
(
2011
).
17.
C.
Battaglia
,
L.
Erni
,
M.
Boccard
,
L.
Barraud
,
J.
Escarré
,
K.
Söderström
,
G.
Bugnon
,
A.
Billet
,
L.
Ding
,
M.
Despeisse
,
F.-J.
Haug
,
S.
De Wolf
, and
C.
Ballif
,
J. Appl. Phys.
109
,
114501
(
2011
).
18.
L.
Barraud
,
Z. C.
Holman
,
N.
Badel
,
P.
Reiss
,
A.
Descoeudres
,
C.
Battaglia
,
S.
De Wolf
, and
C.
Ballif
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
115
,
151
156
(
2013
).
19.
Z. C.
Holman
,
M.
Filipic
,
A.
Descoeudres
,
S.
De Wolf
,
F.
Smole
,
M.
Topic
, and
C.
Ballif
,
J. Appl. Phys.
113
,
013107
(
2013
).
20.
R.
Varache
,
J. P.
Kleider
,
W.
Favre
, and
L.
Korte
,
J. Appl. Phys.
112
,
123717
(
2012
).
21.
C.
Battaglia
,
J.
Escarré
,
K.
Söderström
,
L.
Erni
,
L.
Ding
,
G.
Bugnon
,
A.
Billet
,
M.
Boccard
,
L.
Barraud
,
S.
De Wolf
,
F.-J.
Haug
,
M.
Despeisse
, and
C.
Ballif
,
Nano Lett.
11
,
661
(
2011
).
22.
M.
Despeisse
,
C.
Battaglia
,
M.
Boccard
,
G.
Bugnon
,
M.
Charrière
,
P.
Cuony
,
S.
Hänni
,
L.
Löfgren
,
F.
Meillaud
,
G.
Parascandolo
,
T.
Söderström
, and
C.
Ballif
,
Phys. Status Solidi A
208
,
1863
1868
(
2011
).
23.
C.
Battaglia
,
C.-M.
Hsu
,
K.
Söderström
,
J.
Escarré
,
F.-J.
Haug
,
M.
Charrière
,
M.
Boccard
,
M.
Despeisse
,
D. T. L.
Alexander
,
M.
Cantoni
,
Y.
Cui
, and
C.
Ballif
,
ACS Nano
6
,
2790
(
2012
).
24.
R. A.
Sinton
and
A.
Cuevas
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
2510
2512
(
1996
).
25.
S.
Olibet
, Ph.D. thesis,
Université de Neuchâtel
, Neuchâtel,
2008
.
26.
A.
Richter
,
S. W.
Glunz
,
F.
Werner
,
J.
Schmidt
, and
A.
Cuevas
,
Phys. Rev. B
86
,
165202
(
2012
).
27.
B.
Demaurex
,
S.
De Wolf
,
A.
Descoeudres
,
Z. C.
Holman
, and
C.
Ballif
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
171604
(
2012
).
28.
E.
Yablonovitch
,
D. L.
Allara
,
C. C.
Chang
,
T.
Gmitter
, and
T. B.
Bright
,
Phys. Rev. Lett.
57
,
249
(
1986
).
29.
T.
Tiedje
,
E.
Yablonovitch
,
G. D.
Cody
, and
B. G.
Brooks
,
IEEE Trans. Electron Devices
31
,
711
(
1984
).
30.
M. C.
Alonso García
and
J. L.
Balenzategui
,
Renewable Energy
29
,
1997
(
2004
).
31.
S.
Chuang
,
C.
Battaglia
,
A.
Azcatl
,
S.
McDonnell
,
J. S.
Kang
,
X.
Yin
,
M.
Tosun
,
R.
Kapadia
,
H.
Fang
,
R. M.
Wallace
, and
A.
Javey
,
Nano Lett.
14
,
1337
1342
(
2014
).
32.
M. J.
Kerr
and
A.
Cuevas
,
Sol. Energy
76
,
263
267
(
2004
).
33.
H. B.
Michaelson
,
J. Appl. Phys.
48
,
4729
(
1977
).
You do not currently have access to this content.