异质结钙钛矿太阳能电池：光电热物理、建模与实验

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%。