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Development and Characterization of Transparent Hydrogen-Doped Indium Oxide Layers for Use in Selective Contacts of Germanium Thermophotovoltaic Cells

Sava, Ermanno und Gehrke, Kai und Heise, Stephan und Campos Guzman, Laura und Vehse, Martin und Agert, Carsten (2025) Development and Characterization of Transparent Hydrogen-Doped Indium Oxide Layers for Use in Selective Contacts of Germanium Thermophotovoltaic Cells. ACS Applied Energy Materials. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acsaem.5c02770. ISSN 2574-0962.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsaem.5c02770

Kurzfassung

Crystalline germanium photovoltaic cells are promising candidates for thermophotovoltaics (TPV), but their potential is hindered by the difficulty in optimizing the out of band infrared reflectance of the back contacts. A proposed solution is to use reflective hole selective backcontacts based on transition metal oxides (TMOs), contacted with indium tin oxide (ITO) and a silver mirror. We propose to substitute the ITO with a Hydrogen doped Indium Oxide (IOH) layer to improve the optical response of such contacts. To study the possibility of using IOH in TPV applications, we RF sputter IOH films and characterize them morphologically, electrically and optically, with a focus on their infrared (IR) optical properties, also including the complex refractive index of one IOH film from 350 nm to 16 microns. We obtain films with resistivities as low as 0.39 mOhm cm and IR absorptions, from 2.5 to 16 microns and weighted with a blackbody spectrum at 1200 °C, as low as 6.1%; by comparison the absorption of ITO was 15.9%. Furthermore, we perform optical simulations of germanium wafers with IOH or ITO, followed by a silver mirror, to show the potential gain in the reflected power. These results are made possible by the high carrier mobilities, up to 130 cm2 V-1 s -1 , that counterbalance the effect of low carrier concentrations on the electrical properties.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219359/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Development and Characterization of Transparent Hydrogen-Doped Indium Oxide Layers for Use in Selective Contacts of Germanium Thermophotovoltaic Cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sava, Ermannoermanno.sava (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-2699-6488197786095
Gehrke, KaiKai.Gehrke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heise, StephanStephan.Heise (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Campos Guzman, LauraLaura.Campos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vehse, MartinMartin.Vehse (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Agert, CarstenCarsten.Agert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4733-5257NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 November 2025
Erschienen in:ACS Applied Energy Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1021/acsaem.5c02770
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Zhou, HuanpingPeking University, Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Chemical Society (ACS)
ISSN:2574-0962
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hydrogen doped indium oxide, transparent conductive oxide, sputtering, thermophotovoltaics, germanium, selective contacts
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Digitalisierung und Systemtechnologie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnologie
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Stadt- und Gebäudetechnologien
Institut für Solarforschung
Hinterlegt von: Sava, Ermanno
Hinterlegt am:24 Nov 2025 16:22
Letzte Änderung:25 Nov 2025 10:08

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