시뮬레이션과 실험에서 연구원들은 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양 전지의 재료 표면에 작은 나노 스케일 텍스처링을 도입하면 반사로 인해 손실되는 빛 에너지의 양을 줄여 효율성을 크게 높일 수 있음을 보여줍니다. 새로운 나노텍스처 디자인은 29% 이상의 전력 변환 효율 잠재력을 달성할 수 있으며, 시뮬레이션은 더 나은 제조 기술과 추가 텍스처링으로 더욱 개선될 수 있다고 제안합니다.
Helmholtz-Zentrum Berlin(HZB)의 Philipp Tockhorn은 29월 XNUMX일에 개최될 가상 OSA Advanced Photonics Congress에서 이 작업을 발표할 예정입니다.
Tockhorn은 "우리는 이 매우 역동적인 분야에서 제공되는 최고의 전지와 동등한 나노 질감의 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양 전지를 제시합니다."라고 말했습니다. 우리의 발견은 고효율 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양 전지의 추가 개발에 기여할 수 있으며 태양 전기 비용을 더욱 낮출 수 있는 잠재력이 있습니다.”
페로브스카이트는 천연 광물인 페로브스카이트와 유사한 결정 구조를 갖는 물질입니다. 이러한 반도체 재료는 태양광을 매우 효율적으로 에너지로 변환하며 차세대 태양 에너지 기술 개발의 핵심 초점이었습니다. 오늘날의 태양 전지판은 주로 실리콘으로 만들어집니다.
새로운 작업을 위해 HZB의 Becker 교수와 Albrecht 교수 그룹의 Tockhorn, Johannes Sutter 및 동료들은 다양한 인터페이스에서 나노텍스처링을 도입하는 것이 실리콘 태양 전지 상단의 페로브스카이트 태양 전지로 만든 직렬 태양 전지의 성능에 어떻게 영향을 미치는지 조사했습니다. 그들은 먼저 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 페로브스카이트 층이 완전히 평평했을 때 페로브스카이트 및 실리콘 서브셀의 전류(광전류 밀도)를 계산했습니다. 그리고 바닥. 시뮬레이션된 범프는 높이가 약 300nm이고 간격이 750nm였습니다. 단면 나노텍스처 디자인은 시뮬레이션에서 플랫 디자인에 비해 약간의 성능 향상만 보였으나 완전히 텍스처링된 아키텍처는 훨씬 더 많은 빛을 흡수하여 광전류 밀도를 0.7mA/cm 증가시키는 것으로 계산되었습니다.2 서브셀당.
나노 텍스처링이 태양 전지 성능에 미치는 영향을 더 자세히 조사하기 위해 연구원들은 완전히 평평한 페로브스카이트 층이 있는 것과 계면에서 바닥이 울퉁불퉁한 페로브스카이트 층이 있는 서로 다른 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양 전지 디자인을 제작했습니다. 실리콘 태양 전지. 그들은 단면 나노텍스처링이 이미 실리콘 흡수층에서 흡수된 빛과 생성된 전류를 0.2-0.3mA/cm²만큼 증가시켰음을 결정했습니다.
“놀랍게도, 나노텍스처는 광 흡수를 향상시킬 뿐만 아니라 탠덤 태양 전지의 전자 더 나은 필름 처리 조건과 관련하여 평면 기준과 비교하여 품질이 향상되었다고 Tockhorn은 말했습니다.
HZB 연구원에 따르면 이번 발견은 추가 개선을 위한 유망한 길을 제시합니다. 시뮬레이션 결과를 기반으로 연구원들은 페로브스카이트 층이 상단과 하단 모두에 나노 텍스처링된 태양 전지가 성능을 더욱 향상시키고 30%를 초과하는 전력 변환 효율에 도달할 것으로 예측합니다.
"이 양면 질감 접근 방식의 추가 개발은 기존에 실행 가능하지만 페로브스카이트 층의 상단에 나노 질감을 추가하려면 제조 공정의 개선이 필요합니다."라고 Tockhorn이 말했습니다.
