硅和钙钛矿太阳能电池的完美结合

世界各地的研究人员都在忙于研究提高硅太阳能电池效率的方法。他们最新的技巧吗?用钙钛矿制成的薄膜太阳能电池“拉皮条”保护太阳能电池的玻璃板。因此，他们期望达到30%的效率。

硅太阳能电池太好了

多年来，有两种技术彼此相邻:硅太阳能电池(Si)和薄膜太阳能电池，如CIGS、CdTe和钙钛矿(一种钙钛氧化物矿物)。硅电池的优点是效率更高，而薄膜电池则更便宜。虽然在模块层面不是问题，但薄膜技术的低效率在系统层面仍然是个问题。人们预计，薄膜太阳能电池最终将通过降低单位能量成本赶上硅电池。然而，现在看来，至少在未来十年，这可能仅限于几个特定的市场。硅太阳能电池太好了——由于生产它们的大型工厂，它们的效率越来越高，成本越来越低。这并不意味着薄膜太阳能电池在未来将不再重要。例如，它们非常适合用于建筑部件，如窗户、栏杆、屋顶瓦等。这些建筑集成光伏(BIPV)应用有望成为实现气候中性建筑的最佳方式。

薄膜太阳能电池也将造成另一种破坏，即通过给硅太阳能电池一个额外的提高转换效率。

转换效率从27%提高到30%

硅太阳能电池的最大转换效率估计为26％至27％。用薄膜太阳能电池组合硅太阳能电池可以将其增加至30％。该想法是堆叠两个太阳能电池 - 薄膜太阳能电池位于顶部，并使用除红色和红外光之外的所有光线。后一频率由底层硅太阳能电池使用(图1)．如果薄膜太阳能电池的开路电压高于硅(超过760mv(毫伏))，堆叠太阳能电池的效率将高于硅太阳能电池单独。

来自IMEC的研究人员开发了两种堆叠太阳能电池的方法(图2)．第一个概念是“4终端堆叠”太阳能电池。这种方法很大程度上依赖于今天硅太阳能电池的制造方式:用粘合剂将一块玻璃板粘在硅电池上。只不过这一次，它不是普通的玻璃片，而是涂上了一层薄膜太阳能电池。由于两个太阳能电池都是电隔离的，因此需要四个触点。

第二个概念是“2终端串联”概念。这里，薄膜太阳能电池直接在Si太阳能电池上生长。因此，它们形成了电荷流过的单个结构。

一种具有钙钛矿和硅电池的四端叠置太阳能电池

基于PEROVSKITES的薄膜太阳能电池是测试两个堆叠概念的逻辑选择。Perovskite太阳能电池不仅承诺高效率，而且它们的开路电压可以高于1伏。

IMEC研究人员的初步结果非常有前景。虽然它们最近只开始使用佩罗夫斯基特太阳能电池，但它们已经在堆叠细胞中获得了大量专业知识并创建高效的硅太阳能电池。