世界记录：33.9%效率！全面解析晶硅/钙钛矿叠层电池效率影响因素及优化方案

Question

如题所述

Answer 1

引领未来：揭秘33.9%高效晶硅-钙钛矿叠层电池的秘密

在太阳能电池领域，隆基科技在2023年十月的壮举无疑是一次技术的飞跃。他们成功突破了33.9%的晶硅-钙钛矿叠层电池效率记录，超越了KAUST先前的极限。单结硅电池虽然在市场占据主导，但其20%左右的效率受到光学、热能和电子损耗的限制。而多结电池，尤其是钙钛矿/硅叠层，通过优化带隙设计和减少这些损耗，展现出巨大的潜力。

图1和2揭示了技术的革新与硅电池的局限。硅基单结电池的商业化占比高达95%，但非理想特性限制了效率提升。热载流子、中间带隙和多重激子技术理论上能提供提升，但商业应用的挑战仍然存在。

多结电池，如三结和四结，理论极限可达到惊人的86.8%，但在实际应用中，如空间使用的成本高昂。双端和四端叠层电池各有其特色，双端结构简化了安装，但制造技术的复杂性与成本是需要解决的难题。

图5和6深入剖析了光管理与分光器在提升叠层电池效率中的关键作用，如全息分光器如何优化光伏性能。双端子设计虽便利，但如何平衡电光匹配和制造难题，是叠层电池技术的一大挑战。

叠层电池设计包括三端和两端，其中三端虽然效率较低，但探索空间仍待开启；两端和四端的理论效率分别瞄准45.7%和46%，通过不同的带隙组合和光匹配策略，实现更高的吸收效率。双面叠层巧妙利用背面光，进一步增加能量吸收。

硅/钙钛矿组合是最受关注的，钙钛矿以其1.12-1.75 eV的带隙吸收能力强，而硅基电池通过纹理表面增强光吸收，但优化其粗糙度涉及复杂的工艺。2022年，纹理和沉积技术的进步推动了效率纪录的提升，光学和电学特性的研究不断深化。

图7至15展示了叠层结构的创新、光管理策略、材料特性以及效率提升的各种策略。钙钛矿厚度的增加，如增至30纳米，旨在补偿载流子损失，为实现高效、可持续的能源未来提供可能。

SETFOS钙钛矿/有机太阳能电池模拟软件在这个创新过程中扮演着重要角色，它助力科学家们优化设计，探寻更高效的电池解决方案。在这个不断演进的领域，每一步突破都为太阳能电池的未来打开了新的可能性。