钙钛矿叠层电池:Topcon与HJT底电池性能对比研究

2024-03-27

一般而言,相较于Topcon 电池,异质结电池与钙钛矿电池进行叠层更为理想。

钙钛矿叠层电池:Topcon与HJT底电池性能对比研究 (https://ic.work/) 电源管理 第1张

一是异质结电池结构相比Topcon 电池本身更适合叠层: 因为钙矿电池与异质结电池进行叠层,异质结电池表面本身就是 TCO,异质结电池的产线无需做更改,而Topcon 电池与钙钛矿电池进行叠层,Topcon 正面的氮化硅和氧化铝由于是绝缘体不能导电,需要先把氧化铝和化硅去掉,或加入进一步掺杂和钝化工序

二是Topcon电池与钙钛矿电池进行叠层的话自身基于电流高的效率优势会被浪费: 从实际量产效率来看,Topcon 和异质结相差不大,但效率的构成参数不同,异质结电池电压高,电流低,Topcon 电池开压不高,但电流比较高,主要原因为异质结表面 TCO 的透光性不如 Topcon 表面的氮化硅。如果做叠层电池,异质结受光面 TCO 依然是 TCO,Topcon 表面也需要变成 TCO,那么 Topcon 电池本身电流高的优势就没有了,理论上钙钛矿-Topcon 叠层电池的效率相比 HIJT-钙钛矿叠层电池更低。不过钙钛矿-Topcon 叠层电池依然值得关注,2022年6月,澳大利亚国立大学 Klaus Weber,北京大学周欢萍以及晶科能源 PeitingZheng等人使用 Topcon晶硅电池作为底部电池,以及钙钛矿薄膜作为顶部电池制备了单片钙钛矿/Topcon 层器件。该器件的效率为 27.6%。

三是钙钛矿/HJT 层电池为串联结构,输出超高电压提高转换效率。钙钛矿与异质结具有良好的叠层电池匹配度,可形成较单结 PSCs 效率更高的叠层电池,异质结是指将P型半导体与N 型半导体制作在同一块硅基片上,在交界面形成的空间电荷区(PN结),具有单向导电性。具有本征非晶层的硅异质结电池片中同时存在晶体和非晶体级别的硅,非晶硅能更好地实现钝化效果,提高开路电压和转换效率。

层电池根据禁带宽度从小到大,可依次将不同材料按从底向顶顺序而组成叠层电池上面是钙钛矿电池,底下是异质结电池,钙钛矿吸收中短波长的光,中长波的光透过钙钛矿由异质结吸收,通过光学和叠层的设计来输出超高电压。在转化率贡献上,异质结可以贡献 25%-26%的转化率,而钙钛矿层则是增加其 3%-5%增量效益。值得注意的是,由于钙钛矿电池与硅异质结电池均为 P-N 结构,如果将二者直接串联,接触界面会形成反 PN 结,导致电压相互抵消而不导电,需要增加过渡层,隧穿结或过渡层也是 P-N 结构,过渡层需要同时满足可导电、透光性好、有一定厚度几个条件,来联接两个子电池。

 

文章推荐

相关推荐