更粗糙的界面可能会提高下一代太阳能电池的效

在模拟和实验中，研究人员证明了在钙钛矿/硅串联太阳能电池表面引入微小纳米级材质纹理可以通过减少由于反射而损失的光能来显着提高效率。一种新的纳米纹理设计可以实现超过 29% 的功率转换效率潜力，模拟表明可以通过更好的制造技术和额外的纹理进一步改进。

来自柏林亥姆霍兹中心 (HZB) 的 Philipp Tockhorn 将于 7 月 26 日至 30 日在虚拟 OSA 高级光子学会议上展示这项工作。托克霍恩的演讲定于 7 月 29 日举行。

“我们展示了纳米结构的钙钛矿/硅串联太阳能电池，可与这个高度动态领域中最好的电池相媲美，”Tockhorn 说。我们的发现可能有助于进一步开发高效钙钛矿/硅串联太阳能电池，并可能进一步降低太阳能发电成本。 ”

钙钛矿是一种晶体结构类似于天然矿物钙钛矿的材料。这些半导体材料在将太阳光转化为能量方面非常有效，一直是下一代太阳能发展的重点技术。今天的太阳能电池板主要由硅制成。

在这项新工作中，来自HZB的Becker教授和Albrecht教授的小组Tockhorn、Johannes Sutter及其同事研究了各种界面的引入纳米纹理如何影响串联的性能太阳能电池由钙钛矿太阳能电池覆盖在硅太阳能电池之上，他们首先用计算机模拟计算钙钛矿和硅子电池中的电流（光电流密度），当钙钛矿层完全平坦时，纳米纹理（凹凸不平） ) 仅在底部与硅层相接处，或者顶部和底部有凸点。模拟的凸点高约 300 nm，相距 750 nm。虽然在模拟中，单面纳米纹理设计相比平面设计只表现出轻微的性能提升，但据计算，全纹理结构可以吸收更多光线，使每个子电池的光电流密度增加0.7 mA/cm? 2.

为了进一步探索纳米纹理如何影响太阳能电池性能，研究人员随后制造了不同的钙钛矿/硅串联太阳能电池设计：一种具有完全平坦的钙钛矿层，另一种具有钙钛矿层平坦的顶部和不平坦的底部。矿层到硅太阳能电池的界面处。他们确定单面纳米纹理使硅吸收层中吸收的光和产生的电流增加了 0.2-0.3 mA/cm2。

“值得注意的是，与平面参考相比，纳米结构不仅提高了光吸收，而且还导致串联太阳能电池的电子质量略有提高，再加上更好的薄膜加工条件，托克霍恩说。”

据 HZB 研究人员称，这些发现为进一步改进提供了有希望的方法。根据他们的模拟结果，研究人员预测钙钛矿层的顶部和底部都有纳米纹理的太阳能。电池可能进一步提升性能，达到30%以上的功率转换效率。

“这种双面纹理方法的进一步发展是可行的，但制造工艺有待改进以提高钙钛矿层的性能。在顶部添加纳米纹理，“Tockhorn 说。

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