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通过改进光管理钙钛矿和硅串联太阳能电池的新记录

发布时间:2019-02-23 11:35:19 来源:

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特别大部分的太阳光谱转换成电能。然而,部分光被反射并因此为了能量转换而丢失。使用纳米结构,可以显着减少反射,确保太阳能电池捕获更多光。例如,可以将金字塔形微观特征蚀刻到硅中。然而,这些特征导致硅表面的微观粗糙,使其不再适合作为沉积极薄钙钛矿层的基底。这是因为钙钛矿通常使用溶液处理沉积到抛光的晶片上以形成极薄的薄膜,比金字塔形特征薄得多。

效率从23.4%提高到25.5%

由HZB物理学家史蒂夫·阿尔布雷希特(Steve Albrecht)领导的一个研究小组已经研究了一种替代方法,即在串联太阳能电池中使用纹理进 该团队制造了一种有效的钙钛矿/硅串联器件,其背面蚀刻了硅层。钙钛矿层可以通过旋涂施加到硅的光滑前侧上。之后,该团队将聚合物光管理(LM)箔应用于设备的正面。这使得能够在平坦表面上加工高质量钙钛矿膜,同时仍然受益于正面纹理。“通过这种方式,我们成功地将整体钙钛矿 - 硅异质结串联电池的效率从23.4%提高到25.5%,”该研究的第一作者,Albrecht团队的博士后研究员MarkoJošt说。

数值模型显示可能性高达32.5%

此外,Jošt及其同事开发了一种复杂的数字模型,用于复杂的3D特征及其与光的相互作用。这使得团队能够计算在不同界面上具有纹理的不同设备设计如何影响效率。“基于这些复杂的模拟和经验数据,我们相信实际可以实现32.5%的效率 - 如果我们成功地将高质量的钙钛矿结合在一起,带隙为1.66 eV,”Jošt说。

适用于建筑一体化光伏

团队负责人史蒂夫·阿尔布雷希特补充道:“基于真实的天气数据,我们能够计算出一年内的能量产量 - 针对不同的电池设计和三个不同的位置。” 此外,模拟显示太阳能电池装置正面上的LM箔在漫射光照射下特别有利,即不仅在垂直入射光下。因此,采用新型LM箔的串联太阳能电池也适用于建筑一体化光伏发电(BIPV),为大型摩天大楼外墙开辟了大量新能源。

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