印度理工學院魯爾基分校的一組研究人員近日提出了一項創(chuàng)新方案，建議使用混合異質(zhì)結(jié)太陽能電池(HHSC)作為四端(4T)鈣鈦礦-硅串聯(lián)光伏電池的底部器件。
研究人員解釋說，混合異質(zhì)結(jié)太陽能電池(HHSC)結(jié)構(gòu)相對簡單，且制造工藝溫度較低，同時顯示出“有希望的”效率提升潛力。他們指出：“這些HHSC旨在減少太陽能電池生產(chǎn)過程中的能源消耗，最高可達35%，并以經(jīng)濟高效的方式充分利用功能層和硅(Si)材料的優(yōu)勢。”這些電池基于載體選擇性功能層，依賴于包括氧化鉬(MoOx)、石墨烯、碳納米管(CNT)、PEDOT:PSS或聚(3-己基噻吩)(P3HT)等材料。
在新提出的混合異質(zhì)結(jié)太陽能電池(HHSC)架構(gòu)中，研究團隊選擇了PEDOT:PSS作為關(guān)鍵材料，這是一種以低成本和易于制備而著稱的聚合物。該架構(gòu)由銀(Ag)金屬觸點、涂有PEDOT:PSS的紋理n型硅(n-Si)吸收器和銦鎵(In:Ga)界面組成，其功率轉(zhuǎn)換效率達到了10.92%，填充因子為66.04%。
據(jù)研究人員介紹，n-Si吸收層的紋理表面不僅降低了表面反射率，還提供了光滑且無損傷的表面，以及增大的結(jié)面積，這對于形成高質(zhì)量、高效的PEDOT:PSS/n-Si結(jié)至關(guān)重要。他們進一步指出，在PEDOT:PSS中添加乙二醇可以增強其電導率，并在n-Si表面附近的PEDOT:PSS/n-Si界面處產(chǎn)生強反型層。該電池采用溶液處理技術(shù)制備而成。
頂部鈣鈦礦器件則包括透明的氟摻雜氧化錫(FTO)襯底、由氧化鎳(II)(NiOx)制成的空穴傳輸層(HTL)、鈣鈦礦吸收層、基于苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)和三氧化鉬(MoO3)的電子傳輸層(ETL)、Rh101緩沖層以及銀(Ag)金屬觸點。研究團隊通過測量頂部鈣鈦礦電池的能帶隙和透明度，以提高光吸收和能量轉(zhuǎn)換效率。頂部電池的寬帶隙光吸收層采用了一種稱為Cs0.1FA0.9PbI2Br的鈣鈦礦材料。
“頂部鈣鈦礦子電池吸收入射到設備上的短波長光子，其余光子穿過它并落在硅底部子電池上，從而最大限度地提高了光吸收率，”研究人員補充道。
有關(guān)這一新型混合異質(zhì)結(jié)太陽能電池(HHSC)概念的詳細報告，已發(fā)表在Materials Today ADVANCES期刊上，題為“溶液可處理鈣鈦礦-混合異質(zhì)結(jié)硅4T串聯(lián)太陽能電池”。該研究團隊還包括來自印度CSIR-國家物理實驗室的學者。
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