《Frontiers of Optoelectronics》期刊近日发表了华中科技大学武汉光电国家研究中心唐江教授课题组撰写的有关硅基叠层太阳能电池的综述,该综述分析了硅基叠层太阳能电池的研究现状,探讨了当前各类叠层电池的主要发展瓶颈,并总结了硅基叠层电池顶电池需要满足的先决条件,相应地筛选出了几种潜在的顶电池材料。该综述有助于太阳能电池领域的研究人员了解硅基叠层电池的发展现状,并为他们未来的研究方向提供启发。

研究背景

硅基太阳能电池具有高效率、低制造成本和优异稳定性的优点,占据了光伏市场90%以上的份额,预计在不久的将来其统治性地位会进一步巩固。目前,最先进的硅基太阳能电池正在逐渐接近其理论极限效率,构建硅基叠层太阳能电池是突破单结硅基太阳能电池理论效率极限的可行途径。近年来,研究人员探索了具有各种类型顶电池的硅基叠层太阳能电池,但是,这类硅基叠层太阳能电池在大规模商业化的道路仍上面临着诸多挑战。

华中科技大学武汉光电国家研究中心唐江教授课题组博士后陈超等人在本综述中总结了具有代表性的硅基叠层太阳能电池的最新进展情况,同时指出了下一步发展的主要瓶颈。当前,主流的硅基叠层电池采用了包括III-V族、宽带隙钙钛矿、CdZnTe、CuGaSe2以及非晶硅太阳能电池等作为顶电池,但同时这类叠层电池面临着高成本、低稳定性、低光电转化效率等诸多困难。基于此,我们总结了硅基叠层电池顶电池必须满足的一些先决条件,包括禁带宽度、稳定性、成本、性能等,并筛选出了一些潜在的顶电池材料,包括Sb2S3、Se、CdSe和Cu2O。我们相信,在未来,这些材料具有开发高性能和低成本的硅基叠层太阳能电池的巨大潜力。

内容简介

本文主要介绍了硅基叠层太阳能电池近几年的研究情况以及一些潜在的顶电池材料。

图文导读

图1.(a)薄膜电池、多晶硅电池和单晶硅电池的全球累计装机容量和年生产量百分比的变化。(b)光伏发电模组的价格随累计装机容量的变化。(c)多晶硅及单晶硅电池的效率记录。(d)四端叠层太阳能电池的理论效率极限

图2.硅基叠层太阳能电池顶电池的筛选流程示意图

PI简介

唐江,华中科技大学武汉光电国家研究中心教授,光学与电子信息学院院长,国家杰出青年基金获得者,入选国家高层次人才特殊支持计划。2003年本科毕业于中国科学技术大学,2010年博士毕业于加拿大多伦多大学,2011年进IBM沃森研究总部进行博士后研究,2012年加入华中科技大学任教授。

唐江教授专注于新型光电转换材料与器件研究,率先开展新型硒化锑薄膜太阳能电池研究,制备出低检测限Cs2AgBiBr6单晶X射线探测器和高荧光产率单基质Cs2NaAgInCl6白光荧光粉。近5年来以通讯作者身份发表包括Nature、Nature Photonics、Nature Energy、Nature Communications等在内的文章100余篇,累计被引用超过一万次。目前致力于硒化锑薄膜太阳能电池、X射线探测与成像,钙钛矿发光材料与器件研究。

陈超,华中科技大学武汉光电国家研究中心博士后。陈超博士长期从事硒化锑薄膜太阳能电池以及其他新型太阳能电池材料的研究,近五年来,以第一作者(含共同)或通讯作者发表包括NatureEnergy、NatureCommunications、Advanced Materials、Advanced Energy Materials、ACS Energy Letters在内的高水平原创论文。目前论文总被引2300多次,h因子25。