钙钛矿硅串联太阳能电池通过改善光管理获得新记录

2019-10-13 17:54:32

由硅和金属卤化物钙钛矿化合物制成的串联太阳能电池可以将太阳光谱的很大一部分转换成电能。然而,一部分光被反射并且因此出于能量转换的目的而损失。使用纳米结构,可以显着减少反射,从而确保太阳能电池捕获更多的光。例如,可以将金字塔形微特征蚀刻到硅中。然而,这些特征导致硅表面的微观粗糙度,使其不再适合作为用于沉积极薄钙钛矿层的衬底。这是因为通常通过固溶处理将钙钛矿沉积到抛光的晶片上,以形成极薄的薄膜,该薄膜比锥体特征要薄得多。

效率从23.4%提高到25.5%

由HZB物理学家史蒂夫·阿尔布雷希特(Steve Albrecht)领导的团队研究了串联太阳能电池中具有纹理的光管理的替代方法。该团队制造了一种高效的钙钛矿/硅串联装置,其硅层被蚀刻在背面。可以将钙钛矿层旋涂到硅的光滑表面上。随后,团队将聚合物光管理(LM)箔纸应用于设备的正面。这样就可以在平坦的表面上加工高质量的钙钛矿薄膜,同时仍然受益于正面纹理。该研究的第一作者,Albrecht团队的博士后研究员MarkoJošt说:“通过这种方式,我们成功地将整体钙钛矿-硅异质结串联电池的效率从23.4%提高到25.5%。”

数值模型显示可能性高达32.5%

此外,Jošt及其同事还为复杂的3D功能及其与光线的相互作用开发了复杂的数值模型。这使团队能够计算在各种界面上具有纹理的不同设备设计如何影响效率。Jošt说:“基于这些复杂的模拟和经验数据,我们相信,如果我们成功地结合了带隙为1.66 eV的高质量钙钛矿,则可以实现32.5%的效率。”

适用于建筑集成光伏

团队负责人史蒂夫·阿尔布雷希特(Steve Albrecht)补充说:“基于真实的天气数据,我们能够计算一年中不同电池设计和三个不同位置的能源产量。” 此外,仿真表明,太阳能电池装置正面的LM箔在漫射光照射下,即不仅在垂直入射光下特别有利。因此,带有新型LM箔的串联太阳能电池也可能适合用于建筑集成光伏(BIPV)中,从而开辟了巨大的新领域,可从大型刮板外墙产生能量。

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