华科大申燕&胡彬&王鸣魁ACS Energy Lett.：4 cm2的三端单片Pero/Si TSC，其转换效率实现29.02%

1

前言回顾

钙钛矿太阳能电池（PSCs）出色的光伏特性,使其转换效率在短短十年内从3.8%迅速提高到25.8%。由于其加工温度低和可降低的成本，PSCs被考虑用于串联太阳能电池集成方面。目前，硅太阳能电池因其高效、耐用、成本效益高和可大规模生产的特性，在光伏市场占主导地位。在未明显增加其成本的条件下，钙钛矿/硅串联太阳能电池（Pero/Si-TSC）提供了一种可以实现更高效率的可能性。迄今为止，大多数高性能的Pero/Si TSC使用的都是专门制造的约为1 cm2的硅底部电池，这与生产线中所使用的大规模电池不同，特别是在没有正面导电银栅的情况下。单晶硅电池现今已占据了约95%的全球市场份额，人们也渐渐对使用传统的大规模生产的TOPC电池，去合成具有成本效益的钙钛矿/硅串联器件产生了感兴趣。然而，大规模的合成具有高性能Pero/Si TSC仍然面临许多的挑战，包括电流匹配、串联电阻、光管理和大规模一致性。

2

文献简介

基于此，华中科技大学武汉光电国家实验室的申燕、胡彬和王鸣魁等人，提出一种面积为4 cm2的三端单片Pero/Si TSC，其成功实现了29.02%的转换效率。据我们所知，这是第一个基于大规模生产的TOPCon硅底部电池的3-T串联配置。该太阳能电池的示意图配置、相应的截面扫描电子显微镜（SEM）图像和照片分别如图1a-c所示，通过使用TOPCon硅底电池后，其验证线路效率超过24%。同时，这种3-T配置能够实现两个子单元的独立操作，为顶部单元的带隙选择提供了更大的灵活性。图2a显示了在AM 1.5 G照明条件下，3-T串联模式子电池和2-T串联模式下太阳能电池的电流-电压（J−V）特性。当从开路（OC）扫至短路（SC）时，钙钛矿子电池表现出1.21 V的开路电压（VOC）、22.77 mA cm−2的短路电流密度（JSC）和75%的填充因子（FF），且产生了20.73%的PCE。相比之下，硅子电池的VOC为0.61 V，JSC为17.46 mA cm−2，FF为79%，PCE为8.38%。最终，顶部和底部子电池的组合产生了PCE为29.11%的单片3-T串联电池。在25℃的黑暗条件下，该装置在充氮手套箱中保持2000小时后，依旧具有稳定性，保持了其初始效率的94%。

图1. (a) 3-T Pero/Si TSC配置示意图；(b) SEM图；(c) 4 cm2单片3-T Pero/Si TS的照片

图2. (a) J−V曲线；(b) 量子效率光谱

3

文献总结

总之，该课题组报道了一种面积为4 cm2的单片3-T Pero/Si TSS，其PCE已达到29.11%，这一成果也很好的证实了钙钛矿技术的商业价值。最终，他们通过一种新型的3-T电池架构，展示了一种制备可扩展、高效和稳健Pero/Si TSS的新方法，并详细说明了其在热应力下的稳定性。相关研究成果发表于国际知名期刊《ACS Energy Letters》，题为“Three-Terminal Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cell Exceeding 29% Power Conversion Efficiency”。

本文关键词：转换效率；钙钛矿太阳能电池；大规模生产

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！