南开大学张晓丹、罗景山Adv. Mater.:半透明钙钛矿太阳能电池——从材料和器件到应用

tt 5年前 (2019-08-26) 7159浏览

【引言】

随着全球工业化和人口的迅速崛起，对可再生能源的追求一直是一项紧迫的挑战。由于其丰富，清洁和可持续性，太阳能被认为是未来替代化石燃料的实际来源之一。在过去的十年中，光伏（PV）技术在功率转换效率（PCE）和应用方面取得了很大进展。目前，由于其高效率和稳定性，光伏市场一直以硅太阳能电池为主。另一方面，研究人员正专注于针对不同应用的新兴光伏技术以及潜在的低成本。其中，钙钛矿太阳能电池（PSC）因其高PCE，简便的制造工艺和低成本而有望彻底改变光伏技术。自2009年PSC问世以来，其PCE已达到24.2％，接近单结硅太阳能电池的创纪录效率26.6％。虽然半透明（ST）PSC表现出比不透明电池更低的PCE，但由于它们有前景的应用而受到广泛关注。最近，Oxford PV的钙钛矿-硅串联太阳能电池（TSC）已获得28％的PCE，接近光伏发电的应用。ST-PSC的性能由PCE和光学性质之间的平衡确定，例如平均可见光透射率（AVT），平均NIR透射率（ANT）和显色指数（CRI），表明ST-PSC的颜色再生能力。最近的一些综述强调了用于建造集成光伏（BIPV）的ST-PSC的发展，主要集中在钙钛矿吸收层和各种透明电极（TE）的制造上。

【成果简介】

近日，南开大学张晓丹教授和罗景山教授总结了ST-PSC的最新进展，并讨论了各功能层的关键要求，以实现具有高效率，高透明度，色彩可调性，中性色，灵活性，散热性和智能功能的各种ST-PSC。由于ST-PSC在ST-PSC中的重要作用，ST-PSC的光管理（LM）作为一个小节进行了讨论。随后，描述了ST-PSC在BIPV和TSC中应用的关键要求和最新进展。最后，文章讨论了ST-PSC的挑战，并为未来的发展提供了一些看法。作者希望这篇综述能够阐明ST-PSC在各种应用中的设计和制造。该成果以题为“Semitransparent Perovskite Solar Cells: From Materials and Devices to Applications”发表在Adv. Mater.上。

【图文导读】

Figure 1.用于半透明太阳能电池的钙钛矿吸收剂

a）如下结构器件的透射光谱：玻璃/In2O3:H/PTAA/MAPbI3/PCBM/ZnO/ZnO

b）MAPbI3在25℃和60℃下在28.8℃（220℃）下的XRD峰强度

c）对于FA0.83Cs0.17PbBrxI3-x，CsPbBrxI3-x和FAxMA1-xPbBryI3-y的钙钛矿薄膜和相应的PSC的带隙范围和照片，其中x或y从0增加到1

d）ETL，HTL的能级和双面ST-PSC的普通TE的功函数，使用具有微纳米结构作为活性层的钙钛矿薄膜或钙钛矿

e-g）通过利用光学微腔（e），光晶体（f）和反射调制（g）来产生多个颜色的ST-PSC

Figure 2.ST-PSC的应用

a）运行中的BIPV的ST-PSC

b）具有热镜功能的ST-PSC的图示

c-e）使用晶粒工程和带隙调整（c），LM箔（d）或完全纹理结构（e）的高效TSC的结构示意图。

f）用于水分解装置的ST-PSC的示意图。

【小结】

半透明太阳能电池（ST-SC）因其在许多领域的广泛应用而备受关注，例如建筑集成光伏（BIPV），串联设备和可穿戴电子设备。在过去十年中，钙钛矿太阳能电池（PSC）以其高效率和简便的制备工艺彻底改变了光伏（PV）领域。 由于其大的吸收系数和带隙可调性，钙钛矿为ST-SC提供了新的机会。在这篇综述中，作者概述了从材料和器件到应用的ST-PSC的最新进展以及ST-PSC未来发展和挑战。

Semitransparent Perovskite Solar Cells: From Materials and Devices to Applications

(Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201806474)

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