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Chem. Soc. Rev.:光子管理可减少钙钛矿太阳能电池的能量损失

坡肉先生
2021-05-16

尽管钙钛矿太阳能电池(PSC)在过去几年中发展迅速,但将太阳能转化为电能的效率还不够高,或缺乏成本竞争力。太阳能转换为电能的主要能量损失从根本上归因于肖克利-奎塞尔极限所引起的低能光子的不吸收和高能光子的热损失。通过开发功能材料和阵列的有效光管理策略来提高钙钛矿光敏层的光收集效率仍然是一项长期的挑战。河北工业大学Shijian Zheng和吉林大学Hongwei Song等人简要回顾了历史研究试验和未来研究趋势,以克服PSC中的基本损耗机制,包括上转换,下转换,散射,串联/渐变结构,纹理,抗反射和发光太阳能聚光器。

本文要点:

1)将深入强调可用性,并分析精细器件结构,荧光效率,材料比例和集成位置对提高性能的重要性。由三价稀土离子的4fn内壳构型产生的独特能级结构为通过上转换和下转换进行有效的光捕获提供了多种选择。通过将具有不同带隙的一系列子电池组合在一起,串联或分级的PSC寻求纠正光谱失配。

2)等离激元纳米结构用作辅助光源,以增强钙钛矿层和载流子传输层内的光捕获,从而增强了载流子的产生。使用可控的微/纳米阵列对内部进行纹理处理可以实现光与物质的相互作用。PSC顶部玻璃盖上的抗反射涂层可实现更好的透射率并减少眩光。通过基于钙钛矿的发光太阳能集中器进行光子集中提供了一条以降低的成本提高效率的途径,并在建筑集成光伏系统中发挥了作用。

3)在此通过提出理论上的可能性并总结实验结果,系统地和分级地介绍了PSC中的所有光子管理策略,以期激发在光伏,光电晶体管,光电化学传感器,光催化和化学领域的未来研究。特别是发光二极管。我们会根据最终的效率前景,材料要求和发展前景,进一步评估该策略的总体可能性。

Photon management to reduce energy loss in perovskite solar cells,Chem. Soc. Rev., 2021,

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs01488e#!divAbstract