钙钛矿叠层太阳能电池底层电池带隙

钙钛矿叠层太阳能电池的底层电池带隙是影响电池性能和效率的关键因素之一。以下是关于底层电池带隙的相关信息：

一、钙钛矿/晶硅叠层电池

• 底层电池类型：通常为晶硅电池，其带隙约为1.1 eV。晶硅电池的窄带隙使其能够吸收长波长光子，但吸收短波长光子时能量损失较大，这也是晶硅电池效率提升的重要瓶颈。

• 匹配优势：钙钛矿电池的带隙可调性使其能够与晶硅电池形成良好的叠层结构。宽带隙钙钛矿顶电池吸收短波长太阳光，而窄带隙晶硅底电池吸收未被顶电池吸收的长波长太阳光，从而更大程度地扩宽光谱吸收范围，提高太阳能电池效率。

二、全钙钛矿叠层电池

• 底层电池带隙调节：全钙钛矿叠层电池的底层电池通常为窄带隙钙钛矿，带隙范围可调节至1.2 eV左右。这种窄带隙钙钛矿能够吸收更长波长的光，从而提高电池对太阳光谱的利用率。

• 技术挑战与解决方案：窄带隙钙钛矿材料（如铅锡混合钙钛矿）在制备过程中容易出现成分分离问题，影响薄膜质量和电池性能。为解决这一问题，研究人员通过在钙钛矿前驱体溶液中引入金属锡粉，有效抑制二价锡离子的氧化，并将四价锡离子还原，从而制备出高质量的窄带隙钙钛矿薄膜。

三、带隙优化对效率的影响

• 理论效率提升：通过优化底层电池的带隙，钙钛矿叠层太阳能电池能够实现更高的光电转换效率。例如，钙钛矿/晶硅叠层电池的理论效率可达43%以上，而全钙钛矿叠层电池的理论效率甚至更高。

• 实验进展：在实际实验中，通过调整钙钛矿吸收层的带隙和厚度，研究人员已经实现了较高的转换效率。例如，使用带隙为1.69 eV的钙钛矿的叠层电池达到了22.2%的功率转换效率。

综上所述，钙钛矿叠层太阳能电池的底层电池带隙对电池性能至关重要。通过合理调节底层电池的带隙，可以显著提高电池的光电转换效率和光谱利用率。