Hochleistungs-Vollständig Anorganische Perowskit/Silizium Tandem-Solarzellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die globale Energiekrise ist eine der größten globalen Herausforderungen der Menschheit im 21sten Jahrhundert. Die Photovoltaik (PV) spielt eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung sauberer elektrischer Energie als Teil des zukünftigen erneuerbaren Energiemixes. Derzeit dominieren kristalline Silizium (c-Si)-Solarzellen den globalen PV- Markt mit einem Marktanteil >95%. Allerdings sind die c-Si Solarzellen im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Energien immer noch kostenhoch. Angetrieben von der Wirtschaftlichkeit, ist eine Hauptlösung für dieses Dilemma die Entwicklung von Hochleistungsperowskit/c-Si Tandemzellen, die eine machbare Möglichkeit sind, die Zelleffizienz weit über die Grenze von Single-Junction-Solarzellen mit erschwinglichen Kosten zu erhöhen. Dies ist vor allem auf die einzigartigen Vorzüge von Perowskiten und den schnellen Forschungsfortschritt für Perowskitsolarzellen seit 2009 zurückzuführen.Das vorliegende chinesisch-deutsche Verbundprojekt zielt darauf ab, die Erkenntnismechanismen der Perowskit/c-Si Tandemsolarzellen zu verstehen und damit leistungsfähige Perowskit/kristalline Silizium Tandemsolarzellen zu erreichen. Das vorliegende Projekt führte die vier Untersuchungen durch und lieferte Ergebnisse: (i) Experimentelle Bestimmung komplexer optischer Konstanten luftstabiler anorganischer CsPbI3 Perowskit-Dünnschichten; (ii) Bestimmung komplexer optischer Konstanten und Entwurf von Photovoltaikanlagen für alle anorganischen Perowskit-Dünnschichten CsPbBr3; (iii) Auf dem Weg zu einem hohen Wirkungsgrad langzeitstabiler Cesium-dotierter Hybrid-Perowskit-Solarzellen durch eine effektive Lichtmanagementstrategie; (iv) Organisch-anorganische hybride Quasi-2D Perowskite mit fluoriertem Additiv für effiziente und stabile vierterminale Tandemsolarzellen.Schließlich haben wir erfolgreich vier-terminale Perowskit/Silizium-Tandem-Solarzellen vorbereitet, wobei der Perowskit der neue Quasi-2D Perowskit Cs0.17FA0.83Pb(I0.83Br0.17)3 für semi-transparente Perowskit-Solarzellen mittels eines einstufigen Anti-Lösungsmittel-Verfahrens ist, und die PERC Silizium-Solarzellen wurden verwendet. Insgesamt wurde eine PCE von 23,53% mit günstiger Gerätestabilität erreicht. Das Gerät ohne Verkapselung hält 90,7% des ursprünglichen PCE nach 1000 h bei kontinuierlicher Erwärmung bei 60°C und gleichzeitiger Exposition gegenüber feuchter Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60%. Alle Forschungsergebnisse wurden in Fachzeitschriften präsentiert. Dieses Projekt hilft, das unlösbare Problem der intrinsischen thermischen und feuchtigkeitsinstabilen Perowskit-Materialien anzugehen und liefert ein neuartiges Prototypdesign für zukünftige Tandemsolarzellen für alle Jahreszeiten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Determination of complex optical constants and photovoltaic device design of all-inorganic CsPbBr3 perovskite thin films. Optics Express, 28(10), 15706.
Yan, Wensheng; Mao, Lingyun; Zhao, Peiyang; Mertens, Adrian; Dottermusch, Stephan; Hu, Hang; Jin, Zhong & Richards, Bryce S.
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Experimental Determination of Complex Optical Constants of Air‐Stable Inorganic CsPbI3 Perovskite Thin Films. physica status solidi (RRL) – Rapid Research Letters, 14(6).
Yan, Wensheng; Guo, Yi; Beri, Deski; Dottermusch, Stephan; Chen, Haining & Richards, Bryce S.
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Toward high efficiency for long-term stable Cesium doped hybrid perovskite solar cells via effective light management strategy. Journal of Power Sources, 510, 230410.
Yan, Wensheng; Liu, Liu; Li, Wangnan; Wu, Zhengli; Zang, Yue; Wang, Yu; Liu, Ke; Chen, Meihua & Zhong, Zhicheng
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Organic-Inorganic Hybrid Quasi-2d Perovskites Incorporated with Fluorinated Additive for Efficient and Stable Four-Terminal Tandem Solar Cells. SSRN Electronic Journal.
Xia, Yuren; Zhu, Mengfei; Qin, Lina; Zhao, Cheng; Hong, Daocheng; Tian, Yuxi; Yan, Wensheng & Jin, Zhong
