通過提高空穴提取整體式鈣鈦礦矽串聯太陽能電池效率達到29%

2021-01-08 科學網

通過提高空穴提取整體式鈣鈦礦矽串聯太陽能電池效率達到29%

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/12/14 16:05:15

德國柏林科技大學的Steve Albrecht研究團隊開發了一種單片鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池，通過提高空穴提取功率轉換效率高達29%。 該研究成果於2020年發表在國際頂尖學術期刊《科學》。

將矽與金屬滷化物鈣鈦礦配對的串聯太陽能電池是突破單電池效率極限的一個很有前途的選擇。

該文中，研究人員開發一種整體鈣鈦礦/矽串列，其功率轉換效率為29.15%。鈣鈦礦吸收材料的帶隙為1.68eV，通過空穴選擇界面處的快速空穴提取和最小化的非輻射複合，其在光照下保持了相位穩定。

這些特性是由自組裝的甲基取代咔唑單層膜作為鈣鈦礦電池中的空穴選擇層而實現的。加速空穴提取與1.26的低理想係數和高達84%的單結填充係數有關，同時使串聯開路電壓高達1.92V。在空氣中，沒有封裝，串聯運行300小時後仍保持95%的初始效率。

附：英文原文

Title: Monolithic perovskite/silicon tandem solar cell with >29% efficiency by enhanced hole extraction

Author: Amran Al-Ashouri, Eike Khnen, Bor Li, Artiom Magomedov, Hannes Hempel, Pietro Caprioglio, José A. Márquez, Anna Belen Morales Vilches, Ernestas Kasparavicius, Joel A. Smith, Nga Phung, Dorothee Menzel, Max Grischek, Lukas Kegelmann, Dieter Skroblin, Christian Gollwitzer, Tadas Malinauskas, Marko Jot, Gaper Mati, Bernd Rech, Rutger Schlatmann, Marko Topi, Lars Korte, Antonio Abate, Bernd Stannowski, Dieter Neher, Martin Stolterfoht, Thomas Unold, Vytautas Getautis, Steve Albrecht

Issue&Volume: 2020/12/11

Abstract: Tandem solar cells that pair silicon with a metal halide perovskite are a promising option for surpassing the single-cell efficiency limit. We report a monolithic perovskite/silicon tandem with a certified power conversion efficiency of 29.15%. The perovskite absorber, with a bandgap of 1.68 electron volts, remained phase-stable under illumination through a combination of fast hole extraction and minimized nonradiative recombination at the hole-selective interface. These features were made possible by a self-assembled, methyl-substituted carbazole monolayer as the hole-selective layer in the perovskite cell. The accelerated hole extraction was linked to a low ideality factor of 1.26 and single-junction fill factors of up to 84%, while enabling a tandem open-circuit voltage of as high as 1.92 volts. In air, without encapsulation, a tandem retained 95% of its initial efficiency after 300 hours of operation.

DOI: 10.1126/science.abd4016

Source: https://science.sciencemag.org/content/370/6522/1300

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