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钙钛矿界面形貌对钙钛矿/硅叠层太阳能电池光子管理的影响

DOI：10.1021/acsami.9b21985 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 钙钛矿/硅叠层太阳能电池被视为实现高能量转换效率的经济高效解决方案之一。通过减少光学损耗，高效的量子管理可提升电池的光耦合效率。其光学性能取决于界面形貌，因此顶电池在底电池上的生长机制对实现高效钙钛矿/硅叠层电池至关重要。为描述这类电池的界面形貌，我们采用三维表面算法来研究沉积在纹理化晶体硅电池上的钙钛矿层。我们将薄膜生长模式分为两种极端情况：仅沿衬底法线方向生长或仅沿局部表面法线方向生长。生长模式会显著影响薄膜粗糙度、有效膜厚、电池光学特性及光伏参数。通过时域有限差分模拟研究光学特性，并探讨界面形貌对光伏参数的影响，最终提出实现高短路电流密度和能量转换效率的指导方案。
作者： Wayesh Qarony，Mohammad Ismail Hossain，Vladislav Jovanov，Alberto Salleo，Dietmar Knipp，Yuen Hong Tsang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究钙钛矿界面形貌对钙钛矿/硅叠层太阳能电池中光子管理的影响，以改善光耦合并减少光学损耗。

研究成果

钙钛矿薄膜的生长模式对太阳能电池的粗糙度、顶部钙钛矿太阳能电池（PSC）的有效厚度以及钙钛矿/硅叠层太阳能电池（Pk/Si TSCs）的光学性能具有显著影响。两种生长模式均可实现约20 mA/cm2的短路电流密度（JSC）和超过32%的能量转换效率（ECE）。文中提供了实现高JSC和ECE的指导方针。

研究不足

本研究聚焦于串联太阳能电池的光学特性，而诸如界面纹理对开路电压影响的电学效应等细节讨论不在本文研究范围内。

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