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异质结钙钛矿太阳能电池：光电热物理、建模与实验

DOI：10.1021/acsnano.0c01392 期刊：ACS Nano 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSC）在低成本高性能光伏领域极具前景。为进一步提升PSC性能，深入理解和调控其底层光转换机制至关重要。本研究通过定量分析器件内部耦合的光学、载流子输运及热力学行为，对杂化钙钛矿太阳能电池开展了全面的光-电-热（OET）综合研究。理论计算与实验结果高度吻合，我们重点探究了能量转换相关的热力学机制，尤其关注PSC中各类能量损失的来源。总结出杂化钙钛矿太阳能电池中六类微观热转换过程，其中焦耳热和珀尔帖热可定义为PSC的本征损耗。此外还讨论了降低能量损失的可能调控方法，例如通过优化掺杂浓度和能级排列。研究还给出了OET优化的典型案例，预测所制备PSC的光电转换效率可从21.37%提升至23.84%。
作者： Yidan An，Changlei Wang，Guoyang Cao，Xiaofeng Li
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过全面的光电热（OET）研究异质结钙钛矿太阳能电池，以理解和控制其底层光转换机制，从而进一步提升钙钛矿太阳能电池的性能。

研究成果

该研究深入揭示了异质结钙钛矿太阳能电池复杂的跨物理行为，并为这类太阳能电池的最优设计提供了指导。研究表明，通过OET优化，所制备的PSC的PCE可从21.37%提升至23.84%。

研究不足

该研究聚焦于钙钛矿太阳能电池的光电热物理特性与调控技术，而非材料稳定性问题。钙钛矿太阳能电池中的焦耳热和珀尔帖热等本征损耗难以调控。

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