新突破！異質(zhì)結(jié)+鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率達(dá)30.09%

四端異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池，效率為 30.09%由越南-韓國(guó)研究小組開(kāi)發(fā)的復(fù)雜光伏器件由底部雙面晶體硅鈣鈦礦過(guò)濾異質(zhì)結(jié)子電池構(gòu)成，該子電池能夠吸收短波長(zhǎng)范圍內(nèi)的所有太陽(yáng)光譜。

一個(gè)越南-韓國(guó)研究小組開(kāi)發(fā)了一種四端鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池，該電池具有特殊的雙面配置用于反照率反射。該電池實(shí)現(xiàn)了30.09%的功率轉(zhuǎn)換效率(考慮到背面性能)。

該串聯(lián)器件由雙面晶體硅鈣鈦礦過(guò)濾異質(zhì)結(jié)子電池構(gòu)成，科學(xué)家們稱(chēng)其能夠從正面和背面吸收太陽(yáng)光譜，并與半透明非晶硅子電池相比實(shí)現(xiàn)顯著增強(qiáng)，因?yàn)樗樟硕滩ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)的所有太陽(yáng)光譜。

子電池中使用的鈣鈦礦是甲基銨-鉛(III)碘化物(CH 3 NH 3 PbI 3)?？昭ê碗娮觽鬏攲邮怯醚趸?(NiO) 和 PCBM 開(kāi)發(fā)的，PCBM 分別是巴克敏斯特富勒烯 C60 的增溶版本。NiO 通過(guò)原子層沉積 (ALD) 工藝沉積，而旋涂用于在吸收層上涂覆 PCBM。厚度為 200 微米的商用直拉生長(zhǎng) n 型晶體硅晶片用于異質(zhì)結(jié)電池。通過(guò)簇系統(tǒng)中的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積在電池上生長(zhǎng)非晶硅層。

研究人員解釋說(shuō)，在傳統(tǒng)的四端鈣鈦礦/硅配置中，短波長(zhǎng)范圍內(nèi)的太陽(yáng)光譜被鈣鈦礦頂部子電池吸收，而剩余的光則被下面的硅異質(zhì)結(jié)子電池吸收。“然而，并非所有對(duì)應(yīng)于底部子電池光學(xué)帶隙的光子都能產(chǎn)生，”他們進(jìn)一步解釋說(shuō)。

在建議的電池配置中，雙面增加了吸收光子的數(shù)量。“因此，當(dāng)反照率從 0 增加到 0.5 時(shí)，晶體硅異質(zhì)結(jié)底部子電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率分別從 ~ 15.15 到 33.5 mA/cm 2和從 8.68% 提高到 12.99%太陽(yáng)，”學(xué)者們說(shuō)。“通過(guò)改變細(xì)胞支架和照明源之間的距離，可以在 0-0.5 太陽(yáng)的范圍內(nèi)準(zhǔn)確調(diào)整反照率反射強(qiáng)度。”

這種效率提高能夠?qū)㈦姵氐恼w效率(包括反射到背面的光)從 25.78% 提高到 30.09%。該太陽(yáng)能電池在科學(xué)報(bào)告中發(fā)表的論文中介紹了具有光譜反照率的超過(guò) 30% 效率的雙面 4 端鈣鈦礦-異質(zhì)結(jié)硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池。該研究小組由來(lái)自韓國(guó)仁川國(guó)立大學(xué)和成均館大學(xué) (SKKU) 以及越南國(guó)立大學(xué)和同德勝大學(xué)的科學(xué)家組成。

“這種方法實(shí)現(xiàn)了超過(guò) 30% 的轉(zhuǎn)換效率，高于頂部和底部子電池的轉(zhuǎn)換效率，”研究中寫(xiě)道。“值得注意的是，這種效率也高于單結(jié) c-Si 太陽(yáng)能電池的 Schockley-Quiesser 極限(約 29.43%)。”