Исследователи из Швейцарии изготовили тандемные солнечные элементы перовскита-кремния, которые используют гетеропереходную ячейку в качестве нижнего слоя. Ячейка, как заявляется, обходит проблему образования пленки, связанную с использованием фосфоновой кислоты, и достигает высоких уровней эффективности.
Схема солнечного элемента
Изображение: Федеральная политехническая школа Лозанны, прикладные материалы и интерфейсы ACS, общая лицензия CC BY 4.0
Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии изготовили тандемный солнечный элемент на основе перовскитного верхнего элемента и гетеропереходного (HJT) нижнего элемента толщиной 100–150 мкм и двухсторонними микротекстурированными поверхностями.
«Концепция двухсторонних текстурированных нижних ячеек является ключевой конструкцией современных рекордных солнечных элементов, таких как элементы из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST), которые достигают эффективности преобразования энергии 33,7%, и Longi, которая удерживает мировой рекорд с выдающейся эффективностью 33,9% и недавно полученным 34,6% для ячеек на основе цезий-кремния (Cz-Si)», — заявили они.
Исследовательская группа объяснила, что ячейка HJT была изготовлена методом влажного травления случайных пирамид, а их высота регулировалась путем щелочного текстурирования без потери тока в ячейке.
«Чтобы достичь высокопроизводительных безшунтовых тандемных солнечных элементов из перовскита/кремния с обработанными в растворе верхними ячейками с высокой производительностю, толщина перовскитного поглотителя должна быть больше высоты пирамидальной текстуры», — подчеркивается в нем. «Поскольку высококачественные широкозонные перовскитные поглотители обычно имеют толщину 600–800 нм и обычно не покрывают поверхность конформно при обработке из раствора, высота пирамиды должна быть скорректирована соответствующим образом».
Ученые построили верхнюю ячейку со слоем переноса дырок (HTL) с самоорганизующимся монослоем (SAM) на основе [2-(3,6-диметокси-9H-карбазол-9-ил)этил]фосфоновой кислоты (MeO-2PACz), перовскитным поглотителем, слоем переноса электронов (ETL) из оксида олова (SnO 2 ) и бакминстерфуллерена (C60), прозрачным задним контактом из оксида индия-цинка (IZO) и серебряным (Ag) металлическим контактом.
Нижняя ячейка была изготовлена с использованием набора слоев a-Si:H(i)/nc-SiOx:H( n ) на передней стороне и набора слоев a-Si:H(i)/a-Si:H(p) на задней стороне, нанесенных с помощью плазменно-усиленного химического осаждения из паровой фазы (PECVD). «На задней стороне был нанесен набор слоев прозрачного проводящего оксида методом распыления постоянного тока и 20 нм на передней стороне, определяя площадь ячейки около 1 см2 с помощью выровненных масок распыления с обеих сторон.
При испытаниях в стандартных условиях освещения тандемная ячейка достигла эффективности 30,22%, напряжения холостого хода 1,954 В, плотности тока короткого замыкания 18,92 мА/см2 и коэффициента заполнения 81,74%.
«Эти результаты демонстрируют потенциал субмикронных текстурированных нижних ячеек из Cz-Si для тандемных ячеек, с верхними ячейками из обработанного раствором перовскита для достижения высокой эффективности», — отметили ученые. «Более того, наша работа демонстрирует простое, реализуемое решение для обхода проблемы образования пленки, связанной с Me-4PACz, при сохранении высокой скорости извлечения заряда и хороших свойств пассивации».
Новая концепция ячейки была описана в статье « Тандемные солнечные элементы на основе перовскита/кремния с эффективностью преобразования выше 30% на субмикронных текстурированных ячейках Чохральского-кремния с улучшенными слоями переноса дырок », опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces .
Прочитано 1105 раз(а)
0 комментариев