네덜란드와 미국 연구팀은 페로브스카이트 기반의 2단자(2T) 탠덤 셀과 상용 CIGS(구리-인듐-갈륨-셀레나이드) 셀의 손실 메커니즘을 이해하기 위해 광학 및 전기 시뮬레이션을 수행한 후 다음을 통해 효율성을 높이기 위한 로드맵을 수립했습니다. 네 가지 주요 수정 사항.

가 이끄는 연구팀 네덜란드의 델프트 공과대학(Delft University of Technology)은 모놀리식 페로브스카이트/CIGS 직렬 태양전지의 최적화를 위한 로드맵의 개요를 설명했으며 이러한 PV 장치가 26.69%의 실제 효율 한계를 달성할 수 있음을 발견했습니다.

사용 과학자들은 TCAD Sentaurus 및 GenPro4 모델링 소프트웨어를 사용하여 이러한 유형의 직렬 태양전지에 사용되는 재료와 인터페이스에 대한 광학 및 전기 시뮬레이션을 수행하여 손실 메커니즘을 더 잘 이해하고 효율성을 향상시키기 위한 일련의 조치를 정의했습니다.

그런 다음 시뮬레이션된 장치를 세 가지 실험 장치, 즉 직렬형 페로브스카이트/CIGS 태양전지; 단일 접합 페로브스카이트 태양전지; 및 단일 접합 CIGS 태양 전지가 제공됩니다. Miasole.

“시뮬레이션 플랫폼은 일반적으로 반도체 연구개발은 물론 박막 및 PV 연구에도 사용됩니다. CIGS 서브 셀은 최첨단 산업 장치를 기반으로 했습니다."라고 델프트 대학 연구원인 Paul Procel-Moya는 말했습니다. PV 잡지.

팀은 이 분야의 작업이 터널 재결합 접합(TRJ)과 결합 관련 손실 계산을 구성하는 레이어의 기본 작동 메커니즘에 초점을 맞추고 있기 때문에 다른 수치 연구와 다르다는 점에 주목했습니다.

이 연구에서는 기본 탠덤 태양전지의 외부 매개변수에 대한 영향, 상단 및 하단 셀 간의 교환 메커니즘, 탠덤 시스템의 전체 성능에 대한 영향을 밝히기 위해 TRJ 층의 에너지 정렬을 조사하는 작업이 포함되었습니다.

Procel-Moya는 “주요 결과를 바탕으로 직렬형 태양전지 개선을 위한 현실적인 로드맵을 제안합니다.”라고 Procel-Moya는 성능 개선을 위한 4가지 전략을 제시했습니다. “우리는 시뮬레이션에서 첫 번째 단계가 두 셀 사이의 커플링 터널링 접합을 미세 조정해야 한다는 것을 발견했습니다. 첫 번째 병목 현상입니다.”

첫 번째 단계는 TRJ에서 에너지 정렬을 개선하고 최적화하는 것이고, 두 번째 단계는 페로브스카이트 및 금속화 두께를 조정하여 하위 셀 간의 전류 불일치를 최소화하고 반사 손실을 줄여 광 관리를 향상시키는 것입니다. 세 번째 단계는 상부 셀의 산화주석 수송층을 향한 수송을 향상시키는 것입니다. 연구에 따르면 이 단계만으로도 효율성이 24.37%에서 25.13%로 증가한 것으로 추정됩니다. 네 번째 수정은 상단 하위 셀의 패시베이션을 개선하는 것입니다.

이러한 수정을 바탕으로 연구진은 기준 탠덤 셀이 26.69%의 효율을 달성할 수 있다고 계산했습니다. 연구팀은 흡수체 밴드갭 에너지, CIGS와 몰리브덴 층 경계면의 패시베이션 등 하부 셀 영역을 개선함으로써 추가적인 '변환 효율 향상'이 가능할 것으로 기대한다고 밝혔다.

현재 실험실 규모에서 실험 중인 다른 연구자로부터 Procel-Moya가 받은 피드백은 TRJ 초점이 좋은 조언이었다는 것을 확인시켜 주었습니다. 프로셀모야에 따르면 연구팀은 앞으로도 안정성에 초점을 맞춰 반도체 PV와 박막의 물리학에 대한 연구를 계속하고, 역바이어스를 이론적 수준에서 연구할 예정이다.

해당 연구는 "2T 모놀리식 페로브스카이트/CIGS 직렬 태양전지를 위한 광전기 모델링 및 로드맵"에 나와 있습니다.,” 출판사 태양 에너지 재료 및 태양 전지. 팀원들은 네덜란드 기관 출신이었고,  델프트 공과대학교 , 트벤테 대학교, 아인트호벤 공과대학교, 네덜란드 응용과학연구기구(TNO) 및 미국 소재 MiaSole Hi-Tech Corp.