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Grain Engineering for Perovskite/Silicon Monolithic Tandem Solar Cells with Efficiency of 25.4%

串联 光电流 钙钛矿(结构) 材料科学 钝化 能量转换效率 光电子学 晶界 带隙 半导体 钙钛矿太阳能电池 纳米技术 化学 复合材料 结晶学 图层(电子) 微观结构
作者
Bo Chen,Zhengshan J. Yu,Kong Liu,Xiaopeng Zheng,Ye Liu,Jianwei Shi,Derrek Spronk,Peter N. Rudd,Zachary C. Holman,Jinsong Huang
出处
期刊:Joule [Elsevier]
卷期号:3 (1): 177-190 被引量:373
标识
DOI:10.1016/j.joule.2018.10.003
摘要

Organic-inorganic halide perovskites are promising semiconductors to mate with silicon in tandem photovoltaic cells due to their solution processability and tunable complementary bandgaps. Herein, we show that a combination of two additives, MACl and MAH2PO2, in the perovskite precursor can significantly improve the grain morphology of wide-bandgap (1.64–1.70 eV) perovskite films, resulting in solar cells with increased photocurrent while reducing the open-circuit voltage deficit to 0.49–0.51 V. The addition of MACl enlarges the grain size, while MAH2PO2 reduces non-radiative recombination through passivation of the perovskite grain boundaries, with good synergy of functions from MACl and MAH2PO2. Matching the photocurrent between the two sub-cells in a perovskite/silicon monolithic tandem solar cell by using a bandgap of 1.64 eV for the top cell results in a high tandem Voc of 1.80 V and improved power conversion efficiency of 25.4%.
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