Joule: 使用卤化物钙钛矿平台克服Shockley-Queisser限制？

坡肉先生

2022-02-12

单结光伏的理论效率极限为33.7%，热化和带内透明度的能量损失超过50%。已经开发了系统级的先前工程以减少这些损失并打破 Shockley-Queisser (SQ) 限制；许多需要高标准的制造，但提供缓慢的效率提升。从材料的角度可以找到突破口。具有各种物理优点的卤化物钙钛矿可以提供克服热化和带内透明度损失的平台，从而通过两个因素提高效率。例如，钙钛矿中的长寿命热载流子可以提高光电压以超过其带隙或执行多激子产生过程以使光电流加倍。精心设计的量子结构可以通过中带、多量子阱级联和光铁效应等机制克服带内损耗。宾夕法尼亚州立大学Kai Wang，Bed Poudel以及Shashank Priya等人讨论了通过在钙钛矿平台上进行设计来克服SQ限制的机会、可行性和挑战。

本文要点：

1）卤化物钙钛矿显示出很高的塞贝克系数，但相对较低的电导率限制了其在热电中的应用(TE) 太阳热转换。有趣的是，钙钛矿在光照下可以使电荷载流子浓度增加四个数量级，因此，在这种情况下，可以预期更高的ZT值。TE/PV串联太阳能收集器有望实现超高PCE。

2）研究人员讨论了通过关注卤化物钙钛矿材料的工程，克服SQ限制的潜在途径。特有的缓慢冷却钙钛矿中热载流子的数量为制造热载流子提供了很好的机会。此外，具有量子化电子能带结构的MQW和QD钙钛矿可以进一步提高热载流子寿命、MEG效率，并可能成为具有标志性33.7%效率的下一代太阳能电池平台。

Overcoming Shockley-Queisser limit using halide perovskite platform? Joule, 2022

https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.01.009

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435122000411#!