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2021 Adv. Energy Mater. (IF 29.368), 穩定 10,000 小時的秘密,鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池

SS-X 太陽光模擬器使效率突破成為可能!

  Advanced Energy Materials (IF 29.368) 於2021年11月發表一項研究成果。科學家透過寬帶隙界面層誘導鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池,並達成超過 10,000 小時的穩定性。

  為突破矽電池效率限制,使用鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池 (perovskite/silicon tandem solar cell, PK/c-Si TSC) 是一個合理的選擇。在此研究中,科學家將 p-i-n 鈣鈦礦放在全紋理 c-Si 太陽能電池上,並建構單片串聯太陽能電池 (tandem solar cell, TSC)。透過蒸發溶液 (evaporation–solution) 組合技術,p-i-n 鈣鈦礦太陽能電池在全紋理矽異質結電池上共形生長,以實現兩端 PK/c-Si TSC。

  由於鈣鈦礦體底部殘留的PbI2會對器件性能造成不利的影響,科學家在鈣鈦礦層和空穴傳輸層之間引入了熱蒸發的 CsBr 薄層,以建構梯度鈣鈦礦吸收體和優化能級對齊,從而提高器件的開路電壓和填充因子。透過光焱科技太陽光模擬器和標準電池校正,科學家對太陽能電池的光伏特性進行分析,驗證 PK/c-Si 串聯電池實現了 27.48% 的效率,並且在氮氣中穩定超過 10,000 小時。光焱科技的太陽光模擬器與KA-6000軟體,也同時提供了短路電流對時間變化的監控,以證明太陽能電池的穩定!

  然而,要想將效率提高 30% 以上,仍有許多機會等待挖掘。例如,如何將 PK/c-Si TSC 的 FF 提高到 80% 以上,是值得研究的一個課題。無論如何,科學家相信全紋理 PK/c-Si TSC 的潛力無窮,希望這種結構能夠為低成本串聯器件開闢商業化道路。

J-V EQE Perovskite Silicon Tandem Solar Cell CsBr

CsBr的J-V曲線、EQE光譜、VOC、JSC、FF和PCE。

bandgap Perovskite Silicon Tandem Solar Cell CsBr
CsBr J-V EQE Perovskite Silicon Tandem Solar Cell

(a) J-V 曲線 (b) 優化的 PK/c-Si TSC 的 EQE 光譜,有效面積為 0.5091 cm2。 (c) 8760 小時後無 CsBr 的 PK/c-Si TSC 器件效率 (d) 在氮氣中 10,488 小時後,與 CsBr 的原始效率的比較。

關鍵字:鈣鈦礦、Perovskite、矽串聯太陽能電池 、Silicon Tandem Solar Cell、太陽光模擬器、 Solar Simulator、量子效率 、Quantum Efficiency

原文: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202102046

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