新突破！異質結+鈣鈦礦太陽能電池效率達30.09%

四端異質結鈣鈦礦串聯太陽能電池，效率為 30.09%由越南-韓國研究小組開發(fā)的復雜光伏器件由底部雙面晶體硅鈣鈦礦過濾異質結子電池構成，該子電池能夠吸收短波長范圍內的所有太陽光譜。

一個越南-韓國研究小組開發(fā)了一種四端鈣鈦礦-硅串聯太陽能電池，該電池具有特殊的雙面配置用于反照率反射。該電池實現了30.09%的功率轉換效率(考慮到背面性能)。

該串聯器件由雙面晶體硅鈣鈦礦過濾異質結子電池構成，科學家們稱其能夠從正面和背面吸收太陽光譜，并與半透明非晶硅子電池相比實現顯著增強，因為它吸收了短波長范圍內的所有太陽光譜。

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)。空穴和電子傳輸層是用氧化鎳 (NiO) 和 PCBM 開發(fā)的，PCBM 分別是巴克敏斯特富勒烯 C60 的增溶版本。NiO 通過原子層沉積 (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 n 型晶體硅晶片用于異質結電池。通過簇系統(tǒng)中的等離子體增強化學氣相沉積在電池上生長非晶硅層。

研究人員解釋說，在傳統(tǒng)的四端鈣鈦礦/硅配置中，短波長范圍內的太陽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結子電池吸收。“然而，并非所有對應于底部子電池光學帶隙的光子都能產生，”他們進一步解釋說。

在建議的電池配置中，雙面增加了吸收光子的數量。“因此，當反照率從 0 增加到 0.5 時，晶體硅異質結底部子電池的短路電流和轉換效率分別從 ~ 15.15 到 33.5 mA/cm 2和從 8.68% 提高到 12.99%太陽，”學者們說。“通過改變細胞支架和照明源之間的距離，可以在 0-0.5 太陽的范圍內準確調整反照率反射強度。”

這種效率提高能夠將電池的整體效率(包括反射到背面的光)從 25.78% 提高到 30.09%。該太陽能電池在科學報告中發(fā)表的論文中介紹了具有光譜反照率的超過 30% 效率的雙面 4 端鈣鈦礦-異質結硅串聯太陽能電池。該研究小組由來自韓國仁川國立大學和成均館大學 (SKKU) 以及越南國立大學和同德勝大學的科學家組成。

“這種方法實現了超過 30% 的轉換效率，高于頂部和底部子電池的轉換效率，”研究中寫道。“值得注意的是，這種效率也高于單結 c-Si 太陽能電池的 Schockley-Quiesser 極限(約 29.43%)。”