印度理工学院鲁尔基分校的一组研究人员近日提出了一项创新方案，建议使用混合异质结太阳能电池(HHSC)作为四端(4T)钙钛矿-硅串联光伏电池的底部器件。
研究人员解释说，混合异质结太阳能电池(HHSC)结构相对简单，且制造工艺温度较低，同时显示出“有希望的”效率提升潜力。他们指出：“这些HHSC旨在减少太阳能电池生产过程中的能源消耗，最高可达35%，并以经济高效的方式充分利用功能层和硅(Si)材料的优势�！闭庑┑绯鼗谠靥逖≡裥怨δ懿悖览涤诎ㄑ趸�(MoOx)、石墨烯、碳纳米管(CNT)、PEDOT:PSS或聚(3-己基噻吩)(P3HT)等材料。
在新提出的混合异质结太阳能电池(HHSC)架构中，研究团队选择了PEDOT:PSS作为关键材料，这是一种以低成本和易于制备而著称的聚合物。该架构由银(Ag)金属触点、涂有PEDOT:PSS的纹理n型硅(n-Si)吸收器和铟镓(In:Ga)界面组成，其功率转换效率达到了10.92%，填充因子为66.04%。
据研究人员介绍，n-Si吸收层的纹理表面不仅降低了表面反射率，还提供了光滑且无损伤的表面，以及增大的结面积，这对于形成高质量、高效的PEDOT:PSS/n-Si结至关重要。他们进一步指出，在PEDOT:PSS中添加乙二醇可以增强其电导率，并在n-Si表面附近的PEDOT:PSS/n-Si界面处产生强反型层。该电池采用溶液处理技术制备而成。
顶部钙钛矿器件则包括透明的氟掺杂氧化锡(FTO)衬底、由氧化镍(II)(NiOx)制成的空穴传输层(HTL)、钙钛矿吸收层、基于苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)和三氧化钼(MoO3)的电子传输层(ETL)、Rh101缓冲层以及银(Ag)金属触点。研究团队通过测量顶部钙钛矿电池的能带隙和透明度，以提高光吸收和能量转换效率。顶部电池的宽带隙光吸收层采用了一种称为Cs0.1FA0.9PbI2Br的钙钛矿材料。
“顶部钙钛矿子电池吸收入射到设备上的短波长光子，其余光子穿过它并落在硅底部子电池上，从而最大限度地提高了光吸收率，”研究人员补充道。
有关这一新型混合异质结太阳能电池(HHSC)概念的详细报告，已发表在Materials Today ADVANCES期刊上，题为“溶液可处理钙钛矿-混合异质结硅4T串联太阳能电池”。该研究团队还包括来自印度CSIR-国家物理实验室的学者。
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