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基于钙钛矿的双面串联太阳能电池堆叠/终端拓扑结构的计算研究

DOI：10.1016/j.solener.2020.03.078 期刊：Solar Energy 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 随着钙钛矿（PVK）和双面太阳能电池技术的快速发展，将PVK与晶体硅（c-Si）、铜铟镓硒（CIGS）等成熟技术集成以构建双面叠层结构备受关注。本研究通过自洽光学/电学模拟，对比了以PVK为顶电池的双面叠层太阳能电池的不同堆叠/终端构型。重点比较了非传统的三端四结（3T-4J）双生双面叠层构型与标准的单块二端（2T-2J）及机械堆叠四端（4T-2J）二结双面叠层结构。结果表明：2T-2J电池的最优设计对反照率高度敏感——由于电流匹配限制，针对特定反照率设计的电池在其他反照率下性能会次优化；而机械堆叠的4T-2J电池虽能通过增加工艺复杂度实现宽范围反照率下的最优性能，但3T-4J双生叠层电池通过背对背键合两个相同单块二结叠层电池，可在较宽反照率范围内更高效利用光能且工艺相对简单。不过该构型的潜在优势可能受限于较高前表面反射率，因此需要采用减反措施。我们进一步量化了底电池材料对PVK叠层电池效率的影响：采用当前最先进的底电池时，在平均地球反照率30%条件下分别可实现33%和30%的效率。通过集成先进减反技术，绝对电池效率还可再提升4%。
作者： Usama Bin Qasim，Hassan Imran，Muhammad Kamran，Muhammad Faryad，Nauman Zafar Butt
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研究概述 实验方案

研究目的

比较以钙钛矿（PVK）为顶电池的双面串联太阳能电池的各种堆叠/终端配置，重点研究非传统的三端四结（3T-4J）双面对串联配置相对于标准双结双面串联结构的性能表现。

研究成果

与标准配置相比，3T-4J双串联电池提供了更简单的工艺流程和更广范围的反照率利用优势。但其效率可能受限于较高的前表面反射率，需采用减反技术。该研究表明，基于钙钛矿的双面串联太阳能电池具有通过使用最先进的底部子电池实现高转换效率的潜力。

研究不足

3T-4J电池的潜在优势可能因高前向反射而受限，需采用抗反射方案。该研究基于模拟，实际应用可能面临额外挑战。

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