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

使用微結(jié)構(gòu)層，HZB團(tuán)隊(duì)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(duì)使用計(jì)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(jì)中的光轉(zhuǎn)換。這實(shí)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?yàn)殁}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(duì)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(duì)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(shí)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(duì)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(duì)能夠計(jì)算在不同界面上具有紋理的不同設(shè)備設(shè)計(jì)如何影響效率。“基于這些復(fù)雜的模擬和經(jīng)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)32.5%的效率，”Jošt說。

適用于建筑一體化光伏

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人史蒂夫·阿爾布雷希特補(bǔ)充說：“基于真實(shí)的天氣數(shù)據(jù)，我們能夠計(jì)算出一年內(nèi)的能量產(chǎn)量 - 針對不同的電池設(shè)計(jì)和三個(gè)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。