研究人员解释说,混合异质结太阳能电池(HHSC)结构相对简单,且制造工艺温度较低,同时显示出“有希望的”效率提升潜力。他们指出:“这些HHSC旨在减少太阳能电池生产过程中的能源消耗,最高可达35%,并以经济高效的方式充分利用功能层和硅(Si)材料的优势。”这些电池基于载体选择性功能层,依赖于包括氧化钼(MoOx)、石墨烯、碳纳米管(CNT)、PEDOT:PSS或聚(3-己基噻吩)(P3HT)等材料。
在新提出的混合异质结太阳能电池(HHSC)架构中,研究团队选择了PEDOT:PSS作为关键材料,这是一种以低成本和易于制备而著称的聚合物。该架构由银(Ag)金属触点、涂有PEDOT:PSS的纹理n型硅(n-Si)吸收器和铟镓(In:Ga)界面组成,其功率转换效率达到了10.92%,填充因子为66.04%。
据研究人员介绍,n-Si吸收层的纹理表面不仅降低了表面反射率,还提供了光滑且无损伤的表面,以及增大的结面积,这对于形成高质量、高效的PEDOT:PSS/n-Si结至关重要。他们进一步指出,在PEDOT:PSS中添加乙二醇可以增强其电导率,并在n-Si表面附近的PEDOT:PSS/n-Si界面处产生强反型层。该电池采用溶液处理技术制备而成。
顶部钙钛矿器件则包括透明的氟掺杂氧化锡(FTO)衬底、由氧化镍(II)(NiOx)制成的空穴传输层(HTL)、钙钛矿吸收层、基于苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)和三氧化钼(MoO3)的电子传输层(ETL)、Rh101缓冲层以及银(Ag)金属触点。研究团队通过测量顶部钙钛矿电池的能带隙和透明度,以提高光吸收和能量转换效率。顶部电池的宽带隙光吸收层采用了一种称为Cs0.1FA0.9PbI2Br的钙钛矿材料。
“顶部钙钛矿子电池吸收入射到设备上的短波长光子,其余光子穿过它并落在硅底部子电池上,从而最大限度地提高了光吸收率,”研究人员补充道。
有关这一新型混合异质结太阳能电池(HHSC)概念的详细报告,已发表在Materials Today ADVANCES期刊上,题为“溶液可处理钙钛矿-混合异质结硅4T串联太阳能电池”。该研究团队还包括来自印度CSIR-国家物理实验室的学者。