Dalam simulasi dan eksperimen, para penyelidik menunjukkan bahawa memperkenalkan tekstur skala nano kecil di permukaan bahan dalam sel suria perovskite / silicon dapat meningkatkan kecekapan secara signifikan dengan mengurangkan jumlah tenaga cahaya yang hilang akibat pantulan. Reka bentuk nanotekstur baru dapat mencapai potensi kecekapan penukaran kuasa di atas 29%, yang mana simulasi mencadangkan dapat ditingkatkan dengan teknik fabrikasi yang lebih baik dan tekstur tambahan.
Philipp Tockhorn dari Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) akan menyampaikan karya di Kongres Photonics Advanced OSA maya yang akan diadakan dijadualkan pada 29 Julai.
"Kami menyajikan sel surya perovskite nanotekstur / silicon tandem yang setara dengan sel terbaik yang ditampilkan dalam bidang yang sangat dinamik ini," kata Tockhorn. Penemuan kami mungkin menyumbang kepada pengembangan sel suria perovskite / silicon tandem yang sangat efisien dan berpotensi untuk mengurangkan lagi kos elektrik solar. "
Perovskites adalah bahan dengan struktur kristal yang serupa dengan perovskite mineral yang berlaku secara semula jadi. Bahan-bahan semikonduktor ini mengubah cahaya matahari menjadi tenaga dengan sangat cekap dan menjadi fokus utama untuk pengembangan teknologi tenaga suria generasi akan datang. Panel solar hari ini dibuat terutamanya dari silikon.
Untuk karya baru, Tockhorn, Johannes Sutter dan rakan-rakan dari kumpulan Prof Becker dan Prof Albrecht di HZB meneliti bagaimana memperkenalkan nanotekstur pada pelbagai antara muka mempengaruhi prestasi sel suria tandem yang dibuat dari sel suria perovskite di atas sel solar silikon. Mula-mula mereka menggunakan simulasi komputer untuk mengira arus elektrik di subcell perovskite dan silikon (ketumpatan photocurrent) ketika lapisan perovskite benar-benar rata, nanotekstur (bergelombang) hanya di bahagian bawah di mana ia memenuhi lapisan silikon, atau bergelombang di kedua bahagian atas dan bawah. Benjolan simulasi setinggi 300 nm dan jarak 750 nm. Walaupun reka bentuk nanotekstur satu sisi menunjukkan sedikit peningkatan prestasi berbanding reka bentuk rata dalam simulasi, seni bina bertekstur sepenuhnya dikira dapat menyerap cahaya yang jauh lebih banyak, meningkatkan ketumpatan mata wang sebanyak 0.7 mA / cm2 setiap subsel.
Untuk meneroka lebih lanjut bagaimana nanotekstur mempengaruhi prestasi sel suria, para penyelidik kemudian membuat reka bentuk sel suria perovskite / silicon tandem yang berbeza: satu dengan lapisan perovskite sepenuhnya rata dan satu dengan lapisan perovskite yang rata di atas dan bergelombang di bahagian bawah di antara muka untuk sel solar silikon. Mereka menentukan bahawa nanotekstur satu sisi telah meningkatkan cahaya yang diserap dan arus yang dihasilkan dalam lapisan penyerap silikon sebanyak 0.2-0.3 mA / cm².
"Hebatnya, nanotekstur tidak hanya meningkatkan penyerapan cahaya tetapi juga menyebabkan sedikit peningkatan sel surya tandem elektronik kualiti berbanding dengan rujukan planar untuk keadaan pemprosesan filem yang lebih baik, kata Tockhorn. "
Penemuan menunjukkan jalan yang menjanjikan untuk penambahbaikan lebih lanjut, menurut penyelidik HZB. Berdasarkan hasil simulasi mereka, para penyelidik meramalkan bahawa sel solar di mana lapisan perovskite nanotekstur di bahagian atas dan bawah kemungkinan akan meningkatkan prestasi dan mencapai kecekapan penukaran daya melebihi 30%.
"Perkembangan lebih lanjut dari pendekatan bertekstur dua sisi ini ada dan dapat dilaksanakan tetapi akan memerlukan perbaikan dalam proses fabrikasi untuk menambahkan nanotekstur ke sisi atas lapisan perovskite," kata Tockhorn.
