ペロブスカイト/結晶シリコンタンデム太陽電池

薄膜太陽電池の光吸収層として、有機-無機ハイブリッドペロブスカイト材料は、調製プロセスが簡単で、欠陥耐性が高く、バンドギャップを調整できるという利点があります。一般的なシステムには、メチルアミン鉛ヨウ素（MAPbI3）、ホルムアミジン鉛ヨウ素（ FAPbI3）などは、最先端の光起電力材料です。ペロブスカイト単接合太陽電池の光電変換効率は、わずか10年で、3.8％から25.5％に急速に向上しました。これは、シリコンベースの太陽電池の効率記録に近いものです。ペロブスカイト半導体材料は、組成を調整することでバンドギャップを1.2eVから3.2eVに調整できる化合物です。ペロブスカイト材料のバンドギャップは約1.68eVに調整され、タンデム太陽電池は1.12eVのバンドギャップを持つ結晶シリコン材料で構成されています。ペロブスカイトは短波長の高エネルギーを吸収するためのトップセルとして使用されます。光子、および結晶シリコンは、波長の長い低エネルギー光子を吸収するための下部セルとして使用されます。バンドギャップが異なるサブセルは、異なるバンドの光を吸収します。これにより、光生成キャリアの熱緩和損失を低減し、太陽電池の光電変換効率を効果的に向上させることができます。

ペロブスカイト/結晶シリコンタンデム太陽電池は、結晶シリコン単一接合（単一半導体材料）セルからタンデムセル（直列の2つの半導体材料）構造への従来の結晶シリコン太陽電池技術のアップグレードとして理解できます。ペロブスカイト/結晶シリコン二重接合タンデム太陽電池の理論効率限界は42.5％に引き上げることができ、実際の実験室効率記録は29.52％に達し、単結晶シリコンの理論限界を超えています。これに基づいて、ペロブスカイト/結晶シリコンタンデム太陽電池は元の効率限界を突破することができ、それによって全体的な発電コストを大幅に削減します。

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現在、熱エネルギー技術チームが開発した小面積単接合ペロブスカイト太陽電池の最大光電変換効率は25％近く（世界記録は25.5％）を超えており、小面積ペロブスカイト/結晶シリコンタンデムの効率太陽電池は27％を超えています。加速老化寿命は2000時間以上で、国内外の先進レベルであり、産業規模の大面積デバイスのプロトタイプ検証の条件があります。次のステップでは、Thermal Energyは、工業用グレードのM6（166 mm * 166 mm）シリコンウェーハ上にペロブスカイト/結晶シリコンタンデム太陽電池を準備するための完全なプロセスを開発し、2023年末までに27％の効率目標を達成することを計画しています。 。