中心主任丁建宁教授团队采用反射叠层结构改善电池性能

   发布时间: 2017-04-20    访问次数: 13

     随着传统能源消耗的增加和逐渐严重的环境危机,全球能源需求的稳步增长激发了人们对可再生能源和新型能源重视和需求,使太阳能电池的研究和应用受到了全世界的关注。在过去的六年间,钙钛矿电池的光电转换效率从3.8%大幅度的提高到了已认证的22.1%。由于钙钛矿带隙的可调节性从而在与其他商业光伏器件如硅电池应用于叠层电池方面受到了大家的广泛关注。

     在钙钛矿/硅叠层电池中,金属背电极的透明度和导电性都会成为叠层电池应用的制约因素,直接影响着电池器件的光电转换效率。

     中心主任丁建宁教授团队与南洋理工大学Lam教授合作针对上述问题展开研究,近期获得了重要进展。针对叠层电池中金属背电极的透明度和导电性问题,研究人员采用了反射叠层结构制备钙钛矿/硅叠层电池,钙钛矿电池与入射光成45°角,而Si电池与钙钛矿电池成45°角。Si电池不仅能接收反射的近红外的光子,还能收集来自钙钛矿电池前面反射过来的光,这通常是在叠层电池中损耗的那部分光,从而使反射叠层电池在400 nm ~ 800 nm获得了90%EQE,最终获得了23.1%的光电转换效率。其效率不仅高于两个单独子电池的效率,而且也是钙钛矿/Si叠层电池中报道的最高效率之一。相关成果发表在Journal of Materials Chemistry C, 2017, 5(1): 134-139.

    研究工作的创新点及其科学意义:

    利用反射叠层结构制备钙钛矿/硅叠层电池不仅降低了透明背电极复杂的沉积工艺的难度,同时降低了电池器件的制造成本。由于钙钛矿子电池效率在反射叠层配置中不会损坏,通过进一步优化寄生光损耗和反射光的调节,可以获得30%的光电转换效率。通过材料、叠层结构的创新性设计,获得了23.1%的光电转换效率,对叠层电池的研究具有较大的指导意义。

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1. (a) 钙钛矿/Si反射叠层电池的示意图;(b)倒置钙钛矿电池的结构示意图;(c)相对应的截面SEM图;(d)钙钛矿和叠层电池的EQE图;(e)钙钛矿电池、Si电池(未过滤)Si电池(过滤)I-V


该项目得到了国家自然科学基金(51272033, 5157203751335002)和江苏省优势学科项目的资助。


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