シミュレーションと実験で、研究者は、ペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池の材料の表面に小さなナノスケールのテクスチャを導入すると、反射によって失われる光エネルギーの量を減らすことで効率を大幅に向上できることを示しています。 新しいナノテクスチャ設計は、29％を超える電力変換効率の可能性を達成できます。これは、シミュレーションにより、より優れた製造技術と追加のテクスチャによってさらに改善できることが示唆されています。
Helmholtz-Zentrum Berlin（HZB）のPhilipp Tockhornが、29月XNUMX日に開催される仮想OSA Advanced PhotonicsCongressで作品を発表します。
「この非常に動的な分野で提示される最高のセルと同等のナノテクスチャードペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池を提示します」とTockhorn氏は述べています。 私たちの調査結果は、高効率のペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池のさらなる開発に貢献する可能性があり、太陽電池のコストをさらに削減する可能性があります。」
ペロブスカイトは、天然に存在する鉱物ペロブスカイトと同様の結晶構造を持つ材料です。 これらの半導体材料は、太陽光を非常に効率的にエネルギーに変換し、次世代の太陽エネルギー技術の開発の重要な焦点となっています。 今日のソーラーパネルは主にシリコンで作られています。
新しい研究のために、HZBのベッカー教授とアルブレヒト教授のグループのTockhorn、Johannes Sutterらは、さまざまな界面にナノテクスチャを導入すると、シリコン太陽電池の上にペロブスカイト太陽電池から作られたタンデム太陽電池の性能にどのように影響するかを調べました。 彼らは最初にコンピューターシミュレーションを使用して、ペロブスカイト層が完全に平坦であるか、シリコン層と出会う下部のみがナノテクスチャー（でこぼこ）であるか、または両方の上部がでこぼこである場合の、ペロブスカイトおよびシリコンサブセルの電流（光電流密度）を計算しました。と底。 シミュレートされたバンプは、高さが約300 nm、間隔が750nmでした。 シミュレーションでは、片面ナノテクスチャ設計ではフラット設計よりもわずかなパフォーマンスの向上しか見られませんでしたが、完全テクスチャアーキテクチャでは、かなり多くの光を吸収し、光電流密度が0.7 mA / cm増加すると計算されました。2 サブセルごと。
ナノテクスチャリングが太陽電池の性能にどのように影響するかをさらに調査するために、研究者はさまざまなペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池の設計を作成しました。シリコン太陽電池。 彼らは、片側ナノテクスチャリングにより、シリコン吸収体層で吸収された光と生成された電流がすでに0.2〜0.3mA /cm²増加したと判断しました。
「驚くべきことに、ナノテクスチャは光吸収を改善するだけでなく、タンデム太陽電池のわずかな強化にもつながります。 (エレクトロニック より良いフィルム処理条件と組み合わせた平面参照と比較した品質」とTockhorn氏は述べています。
HZBの研究者によると、この調査結果は、さらなる改善のための有望な手段を示唆しています。 彼らのシミュレーション結果に基づいて、研究者たちは、ペロブスカイト層が上部と下部の両方にナノテクスチャーされている太陽電池は、パフォーマンスをさらに向上させ、30％を超える電力変換効率に達する可能性が高いと予測しています。
「この両面テクスチャーアプローチのさらなる開発は存在し、実現可能ですが、ペロブスカイト層の上面にナノテクスチャーを追加するために製造プロセスの改善が必要になります」とTockhorn氏は述べています。
