在最近发表在《杂志》上的文章中ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩，研究人员讨论了厚钙钛矿太阳能电池（PSC）中有效的轻度收获，并具有可行业的随机锥体纹理。
Study:Efficient Light Harvesting in Thick Perovskite Solar Cells Processed on Industry-Applicable Random Pyramidal Textures.图片来源：Alberto Masnovo/Shutterstock.com
背景
Perovskite/silicon (Si) tandem solar cells, especially the monolithic two-terminal (2T) architecture, have become one of the potential candidates for high-efficiency, low-cost next-generation photovoltaics (PVs) with the capability to surpass the theoretical limit of single-junction solar cells in recent years.
为了最大化和匹配两个子细胞中的当前一代，2T体系结构需要有效的光管理算法。然而，在大多数报道的高效2T钙钛矿/Si串联太阳能电池中，前侧抛光的Si晶圆使用。尽管此方法适用于实验室规模的制造，但它并不是工业用途的最具成本效益的替代方法。
对于质地的钙钛矿/Si串联太阳能电池，开发了一个厚的钙钛矿吸收层，该层完全覆盖了这种中间大小的金字塔模式，已确定为至关重要的。已经提出了制造钙钛矿膜的各种方法来解决这一挑战。但是，钙钛矿前体溶液中的化学物质是增加扩散长度的最常见方法。
通过在平坦的表面上具有高效，厚和稳定的钙钛矿吸收剂，可以启用与中等大小纹理上处理厚PSC相关的光学收益的能力。
关于研究
在这项研究中，作者报道了高效的PSC在重复的行业适用的随机金字塔质地上生产的，金字塔尺寸降低了约1-2μm。在第一步中，具有钙钛矿吸收剂层的平面PSC只有几微米厚的厚度保持有效的电荷载体提取，并且通过使用Lewis碱基添加创建了高达18％的功率转换效率。
该团队使用可复制的行业纹理Si Wafers描述了高效厚的PSC，这些Si Wafers显示出非常低的反射率，类似于标准的工业纹理Si Wafers。首先，刘易斯碱尿素（CH4n2O）用于改善微米厚的双燃料钙钛矿吸收层的晶体发育，从而导致厚的平面参考PSC，具有有效的电荷提取和功率转化效率（PCE），最高为18％。
The researchers evaluated the optical advantages of processing the produced thick perovskite absorber over intermediate-sized textures by using highly scalable nanoimprint lithography to replicate the Si texture on the glass substrates. A spin-coating formulation based on the anti-solvent quenching approach was created, which used urea as a Lewis base addition in a double cation perovskite precursor solution, to obtain suitably thick perovskite layers for entirely covering such intermediate-sized textures.
观察
当制备的厚膜用于带有倒金字塔的纹理PSC中时，AM 1.5G加权反射率从9.9％降低至5.2％，这比平面参考要好。降低的宽带反射率加上改善的光捕获量增强电流的发电量增加了最大可能的短路电流密度的87.3％。尽管粗糙度的表面积增加，但开路电压高（VOC）and fill factor (FF) equivalent to the planar reference PSC was maintained. As a result, the proposed textured PSC had a stable power output of 18.7% for five minutes at maximum power point tracking. The textured PSCs showed better current generation for all the angles of incidence, which highlighted their benefits in bifacial applications and realistic irradiation settings.
When compared to the references, prototype thick PSCs with urea additive comprised of the layer stack ITO/2PACz/perovskite/C60/BCP/Ag showed an average increase in VOCof 50 mV, along with an average increase in short-circuit current density (Jsc）of about 1 mA/cm2FF从67％到77％。
在宽带光谱上，纹理的PSC的反射损失低于平面参考，无论是在正常入射率和高达70°的入射角（AOI）上，导致光收获大大增加。光学收益产生了令人满意的Jsc在87.3％的情况下，在绝对方面比平面参考高4.7％。
结论
In conclusion, this study elucidated the development of close to a millimeter thick PSCs for efficient light harvesting. The proposed texture had a 1-2 μm pyramid dimension and provided effective broadband light in-coupling along with excellent light trapping near the perovskite band-gap.
尿素被用作刘易斯底座，以增加结晶，因此，允许制备厚的钙钛矿吸收剂层的膜质量和晶粒尺寸，以实现足够长的长度扩散长度和有效的荷载载体提取。在在平面堆栈上优化了厚的吸收层后，证明了在行业适用的随机金字塔质地上处理的厚PSC。使用高效的纳米印刷光刻，将纹理重新创建在玻璃基板上。
利用拟议方法对纹理PSC的PCE的影响，稳定功率输出高达18.7％，反映在具有V的纹理PSC的PCE上OC和FF等效于平面参考。作者认为，除了可能用于纹理的3T和2T钙钛矿/SI串联太阳能电池外，该提出的技术对于现实世界应用中的单或双面单连接PSC可能很有用。
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来源
Farag, A., Schmager, R., Fassl, P., et al. Efficient Light Harvesting in Thick Perovskite Solar Cells Processed on Industry-Applicable Random Pyramidal Textures. ACS Applied Energy Materials (2022).
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.1C04028
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