Monolithic Wide Band Gap Perovskite/Perovskite Tandem Solar Cells with Organic Recombination Layers

串联 钙钛矿(结构) 带隙 材料科学 光电子学 能量转换效率 钙钛矿太阳能电池 化学 结晶学 复合材料
作者
Rui Sheng,Maximilian T. Hörantner,Zhiping Wang,Yajie Jiang,Wei Zhang,Amedeo Agosti,Shujuan Huang,Xiaojing Hao,Anita Ho‐Baillie,Martin A. Green,Henry J. Snaith
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:121 (49): 27256-27262 被引量:48
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.7b05517
摘要

We demonstrate a monolithic tandem solar cell by sequentially depositing a higher-bandgap (2.3 eV) CH3NH3PbBr3 subcell and a lower-bandgap (1.55 eV) CH3NH3PbI3 subcell bandgap perovskite cells, in conjugation with a solution-processed organic charge carrier recombination layer, which serves to protect the underlying subcell and allows for voltage addition of the two subcells. Owing to the low-loss series connection, we achieve a large open-circuit voltage of 1.96 V. Through optical and electronic modeling, we estimate the feasible efficiency of this device architecture to be 25.9%, achievable with integrating a best-in-class CH3NH3PbI3 sub cell and a 2.05 eV wide bandgap perovskite cell with an optimized optical structure. Compared to previous reported all-perovskite tandem cells, we solely employ Pb-based perovskites, which although have wider band gap than Sn based perovskites, are not at risk of instability due to the unstable charge state of the Sn2+ ion. Additionally, the bandgap combination we use in this study could be an advantage for triple junction cells on top of silicon. Our findings indicate that wide band gap all-perovskite tandems could be a feasible device structure for higher efficiency perovskite thin-film solar cells.
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