Modeling the Performance Limitations and Prospects of Perovskite/Si Tandem Solar Cells under Realistic Operating Conditions.
Modeling the Performance Limitations and Prospects of Perovskite/Si Tandem Solar Cells under Realistic Operating Conditions.
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DOI：
10.1021/acsenergylett.7b00596
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发表时间：
2017-09-08
影响因子：
22
通讯作者：
Ehrler B
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Futscher MH;Ehrler B
Peroxide/Si叠层太阳能电池具有显著优于传统太阳能电池的潜力。在标准测试条件下，钙钛矿/Si叠层太阳能电池的性能已经超过了Si单结。然而，在现实条件下，正如我们所示，由电流记录电池制成的串联太阳能电池几乎没有比单独的Si电池更有效。我们模拟现实的钙钛矿/硅串联太阳能电池在现实世界的气候条件下的性能，通过将寄生电池电阻，非辐射复合，和光学损耗到详细的平衡限制。我们定量地表明，当优化钙钛矿顶部电池中的这些参数时，钙钛矿/Si叠层太阳能电池在现实条件下可以达到38%以上的效率，即使在保持Si电池不变的情况下。尽管钙钛矿太阳能电池的效率迅速提高，但我们的研究结果强调需要进一步的材料开发，精心的器件设计和光管理策略，这些都是高效钙钛矿/Si串联太阳能电池所必需的。
Perovskite/Si tandem solar cells have the potential to considerably out-perform conventional solar cells. Under standard test conditions, perovskite/Si tandem solar cells already outperform the Si single junction. Under realistic conditions, however, as we show, tandem solar cells made from current record cells are hardly more efficient than the Si cell alone. We model the performance of realistic perovskite/Si tandem solar cells under real-world climate conditions, by incorporating parasitic cell resistances, nonradiative recombination, and optical losses into the detailed-balance limit. We show quantitatively that when optimizing these parameters in the perovskite top cell, perovskite/Si tandem solar cells could reach efficiencies above 38% under realistic conditions, even while leaving the Si cell untouched. Despite the rapid efficiency increase of perovskite solar cells, our results emphasize the need for further material development, careful device design, and light management strategies, all necessary for highly efficient perovskite/Si tandem solar cells.
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