使用微結(jié)構(gòu)層 HZB團(tuán)隊已經(jīng)能夠提高鈣鈦礦

使用微結(jié)構(gòu)層，HZB團(tuán)隊已經(jīng)能夠提高鈣鈦礦 - 硅串聯(lián)太陽能電池的效率，達(dá)到25.5%，這是迄今為止公布的最高值。該團(tuán)隊使用計算模擬來研究具有不同納米結(jié)構(gòu)表面的各種器件設(shè)計中的光轉(zhuǎn)換。這實現(xiàn)了光管理和詳細(xì)能量產(chǎn)量分析的優(yōu)化。該研究現(xiàn)已發(fā)表在能源與環(huán)境科學(xué)雜志上。

由硅和金屬鹵化物鈣鈦礦制成的串聯(lián)太陽能電池化合物可以將特別大部分的太陽光譜轉(zhuǎn)換成電能。然而，部分光被反射并因此為了能量轉(zhuǎn)換而丟失。使用納米結(jié)構(gòu)，可以顯著減少反射，確保太陽能電池捕獲更多光。例如，可以將金字塔形微觀特征蝕刻到硅中。然而，這些特征導(dǎo)致硅表面的微觀粗糙，使其不再適合作為沉積極薄鈣鈦礦層的基底。這是因為鈣鈦礦通常使用溶液處理沉積到拋光的晶片上以形成極薄的薄膜，比金字塔形特征薄得多。因此，粗糙蝕刻的硅表面層防止形成均勻的保形層。

效率從23.4%提高到25.5%

由HZB物理學(xué)家史蒂夫阿爾布雷希特為首的研究小組已經(jīng)調(diào)查了輕管理，在紋理的另一種方法串聯(lián)太陽能電池。該團(tuán)隊制造了一種有效的鈣鈦礦/硅串聯(lián)器件，其背面蝕刻了硅層。鈣鈦礦層可以通過旋涂施加到硅的光滑前側(cè)上。之后，該團(tuán)隊將聚合物光管理(LM)箔應(yīng)用于設(shè)備的正面。這使得能夠在平坦表面上加工高質(zhì)量鈣鈦礦膜，同時仍然受益于正面紋理。“通過這種方式，我們成功地大大提高了單片鈣鈦礦硅的效率 該研究的第一作者，Albrecht團(tuán)隊的博士后研究員MarkoJošt說，異質(zhì)結(jié)串聯(lián)細(xì)胞的比例為23.4%至25.5%。

數(shù)值模型顯示可能性高達(dá)32.5%

此外，Jošt及其同事開發(fā)了一種復(fù)雜的數(shù)值模型，用于復(fù)雜的三維特征及其與光的相互作用。這使得團(tuán)隊能夠計算在不同界面上具有紋理的不同設(shè)備設(shè)計如何影響效率。“基于這些復(fù)雜的模擬和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，我們相信，如果我們成功地將高質(zhì)量的鈣鈦礦與1.66 eV的帶隙相結(jié)合，可以實現(xiàn)32.5%的效率，”Jošt說。

適用于建筑一體化光伏

團(tuán)隊負(fù)責(zé)人史蒂夫·阿爾布雷希特補(bǔ)充說：“基于真實的天氣數(shù)據(jù)，我們能夠計算出一年內(nèi)的能量產(chǎn)量 - 針對不同的電池設(shè)計和三個不同的位置。” 此外，模擬顯示太陽能電池裝置正面上的LM箔在漫射光照射下特別有利，即不僅在垂直入射光下。因此，采用新型LM箔的串聯(lián)太陽能電池也適用于建筑一體化光伏發(fā)電(BIPV)，為大型摩天大樓立面開辟了大量新能源。