【摘 要】
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钙钛矿太阳能电池自问世以来发展迅速,最新认证的钙钛矿太阳能电池能量转换效率已达到25.7%,接近单晶硅太阳能电池的转换效率。这主要得益于钙钛矿材料优异的光电特性,具有载流子寿命更长,载流子迁移率更高与带隙宽度可调等优点。钙钛矿太阳能电池走向户外环境实际应用,需要考虑不同时段太阳光的光照情况。太阳光在全天不同时间段照射在太阳能电池玻璃衬底上的入射角不同,太阳能电池玻璃衬底与空气界面的菲涅尔反射率随入
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钙钛矿太阳能电池自问世以来发展迅速,最新认证的钙钛矿太阳能电池能量转换效率已达到25.7%,接近单晶硅太阳能电池的转换效率。这主要得益于钙钛矿材料优异的光电特性,具有载流子寿命更长,载流子迁移率更高与带隙宽度可调等优点。钙钛矿太阳能电池走向户外环境实际应用,需要考虑不同时段太阳光的光照情况。太阳光在全天不同时间段照射在太阳能电池玻璃衬底上的入射角不同,太阳能电池玻璃衬底与空气界面的菲涅尔反射率随入射角增大而增大,导致太阳能电池的效率随之减小,这是是限制太阳能电池在户外工作的一个关键问题。针对这一问题,在钙钛矿太阳能电池衬底表面使用微纳米结构的减反射膜,增强电池对斜射太阳光的吸收率,是一种有效的解决手段。然而减反射膜的制备工艺存在许多限制,如使用电子束光刻和等离子体蚀刻等工艺,耗时严重、成本昂贵且设备复杂;或者利用纳米球光刻和自组装等简单工艺,则大面积均匀性差或者可重复性差。在本论文中我们通过全息光刻技术结合PDMS转写,制备了二维光栅结构减反射膜,实现了钙钛矿太阳能电池的全方向光吸收增强。这一方案可灵活调控光栅结构的周期,并具有高通量与高可重复性的优点。该减反射膜能够有效抑制太阳光倾斜入射时衬底表面的菲涅耳反射,从而提升器件内部的光子数,并通过二维光栅结构的光散射,增大入射光在钙钛矿层的有效光程长度,二者共同作用提升了器件的光吸收效率。带有减反射膜的钙钛矿太阳能电池效率为20.27%,且实现了全方向转换效率增强,入射光的倾斜角度越大,转换效率的增幅越明显。此外,减反射膜表面具有较好的疏水性,在户外工作时可以提升钙钛矿太阳能电池的防水性与自清洁性能,有利于器件在户外的工作稳定性。
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