日本產業技術總合研究所在與德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會(Fraunhofer-Gesellschaft)所屬太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)的共同研究中，發現透過氧化鈦薄膜讓結晶矽的表面缺陷去活性化，選擇性地取出電洞，進而提高了矽太陽電池的轉換效率。
研究團隊將含有鈦的有機金屬錯合物與水蒸氣做為原料，利用原子層沉積法進行氧化鈦製膜，並在擁有稜錐體形狀結構之n型結晶矽的表面上形成厚度約5nm的非晶質氧化鈦薄膜。之後再進行銦錫氧化物(ITO)的透明電極製膜，並形成銀的柵極做為正極。負極則是採用了一般異質接面型(Heterojunction)結晶矽太陽電池使用的構造，進而製作出太陽電池。
在擬太陽照射之性能評估中，與在矽上直接ITO製膜的情況相比，開路電壓從200mV上升至500mV。但在結晶矽上進行氧化鈦薄膜的直接製膜則無法獲得足夠的性能，因此在氧化鈦的製膜之後，以氫電漿照射表面，開路電壓提高至670mV。
透過實證，也首度了解到氧化鈦同時具有缺陷去活性化與電洞選擇性的能力，且做為正極發揮了機能性。且再進一步調查這項性質有異於過往的新機制，也確認在氧化鈦與結晶矽界面之間，由鈦、矽、氧、氫形成相互混合層的組成與分佈能夠控制缺陷去活性化與電動選擇性。
此次使用氧化鈦開發之太陽電池的轉換效率達到21.1 %，具有可與既有異質接面型結晶矽太陽電池相匹敵的性能水準。此次的研究成果，可望應用於高效率、低成本之矽晶太陽電池的實用化開發，或是做為其他太陽電池的應用技術。今後研究團隊也將朝更進一步的高效率化、提高紫外線耐性等方面進行研發，並著手解明氧化鈦與矽的界面之間電洞輸送的機制。
資料來源：https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2020/pr20201022/pr20201022.html