南京大學(xué)譚海仁團(tuán)隊(duì)Nature：改善晶粒表面鈍化的全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池

研究背景

全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池有望超越單結(jié)太陽(yáng)能電池效率極限；然而到目前為止，全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池的認(rèn)證效率低于單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。所以串聯(lián)電池的高光電流密度需要比較厚的混合 Pb-Sn 窄帶隙子電池實(shí)現(xiàn)。但 Pb-Sn 鈣鈦礦內(nèi)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度短，所以全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池的研究具有一定挑戰(zhàn)性。

主要內(nèi)容

譚海仁團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究實(shí)驗(yàn)，將Pb-Sn鈣鈦礦內(nèi)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度增加了兩倍，達(dá)到5μm以上；全鈣鈦礦串聯(lián)的太陽(yáng)能電池認(rèn)證效率為 26.4% 。

測(cè)量實(shí)例

文中提到，全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池對(duì)光譜比較敏感，氙燈太陽(yáng)光模擬器在波長(zhǎng)范圍 400-900 nm之間，以每 100 nm 的間隔進(jìn)行區(qū)間積分；在波長(zhǎng)范圍 900-1100 nm之間，以每 200 nm 的間隔進(jìn)行區(qū)間積分，光譜適配在±25% 之內(nèi)，在近紅外區(qū)域與AM1.5G太陽(yáng)光光譜相比，波動(dòng)過(guò)大，有明顯的不匹配。而雙燈太陽(yáng)光模擬器在波長(zhǎng)范圍 400-1100 nm之間，以每 50 nm 的間隔進(jìn)行區(qū)間積分，能確保光譜適配在±5% 之內(nèi)，與AM1.5G的太陽(yáng)光光譜匹配度更高，比氙燈太陽(yáng)光模擬器更適合于表征串聯(lián)太陽(yáng)能電池的光電特性。因此在雙燈太陽(yáng)光模擬器（SAN-EI ELECTRIC，XHS-50S1）的光照下，可以對(duì)于串聯(lián)太陽(yáng)能電池的J-V等光電特性更好的進(jìn)行表征。（具體氙燈太陽(yáng)光模擬器與雙燈太陽(yáng)光模擬器的差異對(duì)比如下所示）

氙燈太陽(yáng)光模擬器vs雙燈太陽(yáng)光模擬器

氙燈太陽(yáng)光模擬器：

? 光譜范圍：350nm~1100nm

? 光譜不匹配度：＜±25%   A

? 計(jì)算光譜不匹配度時(shí)的光譜積分區(qū)間：

1. 在光譜范圍400~900nm以100nm為光譜積分區(qū)間

2. 在光譜范圍900~1100nm以200nm為光譜積分區(qū)間

氙燈太陽(yáng)光模擬器光譜對(duì)比圖（黑色為AM1.5G太陽(yáng)光光譜圖，紅色為氙燈太陽(yáng)光模擬器測(cè)試光譜圖）

雙燈太陽(yáng)光模擬器：

? 光譜范圍：350nm~1800nm

? 光譜不匹配度：＜±5%   MS級(jí)

? 計(jì)算光譜不匹配度時(shí)的光譜積分區(qū)間：

在光譜范圍400~1100nm以50nm為光譜積分區(qū)間

雙燈太陽(yáng)光模擬器光譜對(duì)比圖（綠色為AM1.5G太陽(yáng)光光譜圖，紅色為雙燈太陽(yáng)光模擬器測(cè)試光譜圖）