SEALPTSC Strain and Photonic Engineering Toward Stable, Efficient, and Large-scale All-perovskite Triple-junction Solar Cells

SEALPTSC 应变和光子工程实现稳定、高效和大规模全钙钛矿三结太阳能电池

基本信息

  • 批准号:
    EP/Y029216/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Fellowship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Solar energy is central to future energy supply due to its vast abundance and low-carbon footprint. Compared to established technologies such as crystalline silicon, emerging perovskite semiconductors offer an avenue to surpass the efficiency limit of single-junction solar cells (33%) with low cost and potential for mass production. Triple-junction solar cells pairing cascaded wide-, mid-, and narrow-bandgap perovskite absorbers could deliver potential performance above 36%. Pushing efficiencies beyond the limit relies on minimizing the energetic losses of each sub-cell and reducing the optical constraints of tandem structures. Furthermore, operational stability and upscalable fabrication of perovskites must be addressed to exploit their full potential.This project aims to develop scalable all-perovskite triple-junction solar cells with efficiency beyond 30% and stability for more than 1000 hours. I will outline a multidisciplinary approach to improving the stability and performance of wide-bandgap perovskites, developing low optical loss tandem structures, and exploring large-area fabrication techniques for triple-junction solar cells.Specifically, a multimodal characterization procedure will be introduced to uncover the dynamic formation and nanoscopic strain of solution-processed wide-bandgap perovskite films. The knowledge will enable a controllable growth of perovskite thin films, leading to the fabrication of solar cells with good photostability and low energetic losses at a wide bandgap. In parallel, novel nanophotonic structures will be developed to enhance the near-infrared photon response of the narrow-bandgap sub-cell. Combining these strategies, I will fabricate triple-junction solar cells with efficiency beyond 30%. Eventually, these procedures will be adopted to produce all-perovskite triple-junction solar modules, where scalable deposition techniques will be used to process all the charge transport layers, perovskite absorbers, and electrodes.
太阳能由于其丰富的丰度和低碳足迹而对未来的能源供应至关重要。与已建立的技术(例如结晶硅)相比,新兴的钙钛矿半导体为超过单连接太阳能电池的效率限制(33%)提供了途径,其成本较低,并且可能产生质量生产。将三连杆太阳能电池配对的宽,中和狭窄的带孔的钙钛矿吸收剂可以提供36%以上的潜在性能。超出极限的推动效率取决于最大程度地减少每个子细胞的能量损失,并降低串联结构的光学约束。此外,必须解决钙钛矿的操作稳定性和可观的制造。我将概述一种多学科方法,以改善宽带gap perovskites的稳定性和性能,开发低的光学损失串联结构,并探索用于三型太阳能电池的大面积制造技术。特定于三个结构的太阳能电池。将引入多模式表征的过程,以揭示动态形式和nansoct procgopic procats pergrgsic prowsect of solutig termapic pergecor pergect of the nancopic perg of the nansoct of wide wide wide wide wide wide。知识将使钙钛矿薄膜的可控生长能够控制,从而导致在宽带隙处具有良好的光稳定性和低能损失的太阳能电池。同时,将开发新型的纳米光子结构,以增强窄带gap子细胞的近红外光子响应。结合了这些策略,我将以超过30%的效率制造三结太阳能电池。最终,将采用这些程序来产生全栖息地三结太阳能模块,在该模块中将使用可扩展的沉积技术来处理所有电荷传输层,钙钛矿吸收剂和电极。

项目成果

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