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通过改进的光管理 钙钛矿硅串联太阳能电池的新记录

导读 使用微结构层,一个HZB团队已经能够提高钙钛矿-硅串联太阳能电池的效率,达到25 5%,这是迄今为止最高的公布值 该团队使用计算模拟来研究不同纳米结构表面的各种器件设计中的光转
2020-03-20 16:20:58

使用微结构层,一个HZB团队已经能够提高钙钛矿-硅串联太阳能电池的效率,达到25.5%,这是迄今为止最高的公布值.. 该团队使用计算模拟来研究不同纳米结构表面的各种器件设计中的光转换。 这使得光管理和详细的能量产量分析得以优化。 这项研究现已发表在能源与环境科学上。

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中的一大部分转化为电能。 然而,部分光被反射,因此为了能量转换而丢失。 使用纳米结构,反射可以大大减少,以确保太阳能电池捕获更多的光。 例如,金字塔形的微特征可以蚀刻到硅中。 然而,这些特征导致硅表面的微观粗糙度,使其不再适合作为沉积极薄钙钛矿层的衬底。 这是因为钙钛矿通常被沉积到抛光晶片上,使用溶液处理形成一个非常薄的薄膜,比金字塔特征薄得多。 因此,粗糙蚀刻的硅表面层阻止形成均匀的共形层。

效率从23.4%提高到25.5%

一个由HZB物理学家SteveAlbrecht领导的团队研究了一种在串联太阳能电池中使用纹理的光管理的替代方法。 该团队制作了一种高效的钙钛矿/硅串联装置,其硅层被蚀刻在背面。 钙钛矿层可以通过旋涂在硅的光滑正面。 该团队随后将聚合物光管理(L M)箔应用于设备的前端.. 这使得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的纹理。 这项研究的第一作者、Albrecht团队的博士后研究员Marko Jost说:“这样,我们成功地大大提高了整体钙钛矿-硅异质结串联电池的效率,从23.4%提高到25.5%。”

数值模型显示多达32.5%的可能性

此外,Jost和他的同事开发了一个复杂的三维特征及其与光的相互作用的复杂数值模型.. 这使得团队能够计算不同的设备设计在不同的接口纹理如何影响效率。 “根据这些复杂的模拟和经验数据,我们认为,如果我们成功地结合了带隙为1.66eV的高质量钙钛矿,那么可以实际达到32.5%的效率。”Jost说。

适用于建造综合光伏

组长史蒂夫·阿尔布雷希特补充说:“根据真实的天气数据,我们能够计算出一年中的能量产量-不同的电池设计和三个不同的地点。” 此外,模拟结果表明,在漫射光照射下,太阳电池器件正面的LM箔特别有利。 不仅在垂直入射光下。 因此,与新的LM箔串联太阳能电池也可以适合纳入建筑集成光伏发电(BIPV),开辟了巨大的新领域,以产生能源从大型摩天大楼外墙。

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