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改善光管理创造钙钛矿硅系列太阳能电池新纪录

导读由硅和金属卤化物钙钛矿化合物制成的系列太阳能电池可以将大部分太阳光谱转换成电能。然而,部分光被反射,因此由于能量转换而损失。使用纳

由硅和金属卤化物钙钛矿化合物制成的系列太阳能电池可以将大部分太阳光谱转换成电能。然而,部分光被反射,因此由于能量转换而损失。使用纳米结构可以显著减少反射,并确保太阳能电池捕获更多的光。例如,金字塔微观特征可以蚀刻到硅中。然而,这些特性导致硅表面微粗糙,使其不再适合作为沉积活性薄钙钛矿层的衬底。这是因为钙钛矿通常通过溶液处理沉积在抛光的晶片上,形成极薄的薄膜,比金字塔特征薄得多。

效率从23.4%提高到25.5%

由HZB物理学家史蒂夫阿尔布雷特领导的一个研究小组研究了另一种光管理方法,即使用串联太阳能。该团队已经生产出一种背面蚀刻有硅层的有效钙钛矿/硅系列器件。钙钛矿层可以通过旋涂施加到硅的光滑正面。之后,该团队将聚合物光管理(LM)箔应用到设备的前面。这使得能够在平坦表面上加工高质量的钙钛矿膜,同时仍然受益于正织构。“通过这种方式,我们成功地将单个钙钛矿-硅异质结系列电池的效率从23.4%提高到了25.5%,”该研究的第一作者、Albrecht团队的博士后研究员MarkoJo说。

数值模型表明,概率高达32.5%

此外,jot和他的同事开发了一个复杂的三维特征及其与光相互作用的复杂数值模型。这使得团队能够计算不同界面上带有纹理的不同设备设计如何影响效率。jot说:“基于这些复杂的模拟和经验数据,我们认为实际上可以实现32.5%的效率——如果我们成功地结合高质量的钙钛矿,带隙为1.66 eV。

适用于建筑一体化光伏

团队负责人史蒂夫阿尔布雷特补充说:“根据真实的天气数据,我们可以计算一年内的能量输出——针对不同的电池设计和三个不同的位置。”此外,模拟表明,在漫射光照射下,即不仅在正常入射光下,太阳能电池器件正面的LM箔特别有利。因此,采用新型LM箔的系列太阳能电池也适用于建筑一体化光伏发电(BIPV),为大型摩天大楼的外墙开辟了大量的新能源。

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