研究人員解釋說(shuō)，混合異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池(HHSC)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且制造工藝溫度較低，同時(shí)顯示出“有希望的”效率提升潛力。他們指出：“這些HHSC旨在減少太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，最高可達(dá)35%，并以經(jīng)濟(jì)高效的方式充分利用功能層和硅(Si)材料的優(yōu)勢(shì)。”這些電池基于載體選擇性功能層，依賴于包括氧化鉬(MoOx)、石墨烯、碳納米管(CNT)、PEDOT:PSS或聚(3-己基噻吩)(P3HT)等材料。

在新提出的混合異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池(HHSC)架構(gòu)中，研究團(tuán)隊(duì)選擇了PEDOT:PSS作為關(guān)鍵材料，這是一種以低成本和易于制備而著稱的聚合物。該架構(gòu)由銀(Ag)金屬觸點(diǎn)、涂有PEDOT:PSS的紋理n型硅(n-Si)吸收器和銦鎵(In:Ga)界面組成，其功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了10.92%，填充因子為66.04%。

據(jù)研究人員介紹，n-Si吸收層的紋理表面不僅降低了表面反射率，還提供了光滑且無(wú)損傷的表面，以及增大的結(jié)面積，這對(duì)于形成高質(zhì)量、高效的PEDOT:PSS/n-Si結(jié)至關(guān)重要。他們進(jìn)一步指出，在PEDOT:PSS中添加乙二醇可以增強(qiáng)其電導(dǎo)率，并在n-Si表面附近的PEDOT:PSS/n-Si界面處產(chǎn)生強(qiáng)反型層。該電池采用溶液處理技術(shù)制備而成。

頂部鈣鈦礦器件則包括透明的氟摻雜氧化錫(FTO)襯底、由氧化鎳(II)(NiOx)制成的空穴傳輸層(HTL)、鈣鈦礦吸收層、基于苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)和三氧化鉬(MoO3)的電子傳輸層(ETL)、Rh101緩沖層以及銀(Ag)金屬觸點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)測(cè)量頂部鈣鈦礦電池的能帶隙和透明度，以提高光吸收和能量轉(zhuǎn)換效率。頂部電池的寬帶隙光吸收層采用了一種稱為Cs0.1FA0.9PbI2Br的鈣鈦礦材料。

“頂部鈣鈦礦子電池吸收入射到設(shè)備上的短波長(zhǎng)光子，其余光子穿過(guò)它并落在硅底部子電池上，從而最大限度地提高了光吸收率，”研究人員補(bǔ)充道。

有關(guān)這一新型混合異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池(HHSC)概念的詳細(xì)報(bào)告，已發(fā)表在Materials Today ADVANCES期刊上，題為“溶液可處理鈣鈦礦-混合異質(zhì)結(jié)硅4T串聯(lián)太陽(yáng)能電池”。該研究團(tuán)隊(duì)還包括來(lái)自印度CSIR-國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的學(xué)者。