Advanced Energy Materials (IF 29.368) 于2021年11月發(fā)表一項研究成果。科學家透過寬帶隙界面層誘導(dǎo)鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池，并達成超過 10,000 小時的穩(wěn)定性。
為突破硅電池效率限制，使用鈣鈦礦/硅串聯(lián)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，并建構(gòu)單片串聯(lián)太陽能電池 (tandem solar cell, TSC)。透過蒸發(fā)–溶液 (evaporation–solution) 組合技術(shù)，p-i-n 鈣鈦礦太陽能電池在全紋理硅異質(zhì)結(jié)電池上共形生長，以實現(xiàn)兩端 PK/c-Si TSC。
由于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(fā)的 CsBr 薄層，以建構(gòu)梯度鈣鈦礦吸收體和優(yōu)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(lián)電池實現(xiàn)了 27.48% 的效率，并且在氮氣中穩(wěn)定超過 10,000 小時。光焱科技的太陽光模擬器與KA-6000軟件，也同時提供了短路電流對時間變化的監(jiān)控，以證明太陽能電池的穩(wěn)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(jié)構(gòu)能夠為低成本串聯(lián)器件開辟商業(yè)化道路。
CsBr的J-V曲線、EQE光譜、VOC、JSC、FF和PCE。
(a) J-V 曲線 (b) 優(yōu)化的 PK/c-Si TSC 的 EQE 光譜，有效面積為 0.5091 cm2。(c) 8760 小時后無 CsBr 的 PK/c-Si TSC 器件效率 (d) 在氮氣中 10,488 小時后，與 CsBr 的原始效率的比較。
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