多色温室内灯光下高效钙钛矿太阳能电池的带隙工程
材料科学
2025-12-22 v1 应用物理
摘要
钙钛矿室内光伏(PIPVs)因其高功率转换效率(PCE)、低成本制造、溶液加工工艺以及可调带隙而日益成为低光强能源收集的变革性技术。本文对甲基铨盐杂化物钙钛矿吸收器进行组成调控，以实现 1.55、1.72 和 1.88 eV 的带隙，从而实现与室内照明光谱的匹配。在 3000-5500 K 的相关色温下，使用 250-1000 lux 可见光照度测试 1 cm² 活动面积的可扩展中置 n-i-p 结构器件。1.72 eV 带隙构件在不同光强和颜色条件下表现最佳，实现 1000 lux 时 PCE 为 35.04%，250 lux 时达到 36.6%，设备运行稳定超过 2000 小时。另一方面，1.88 eV 带隙变体在 250 lux(5500 K)下实现峰值 PCE 为 37.4%，但在不同 LED 色灯下表现出现权衡。我们的综合实验和理论光电模拟表明，减小宽带隙构件中的 traps 辅助复合可进一步提升 PIPVs 在不同照明条件下的性能。相比之下，1.55 eV 带隙器件因光谱重叠和利用率不足而在此条件下表现不佳。这一发现确立了带隙优化和器件结构为高效稳定 PIPVs 的关键设计原则，推动其集成到自供能电子系统和创新室内环境中。
引用
@article{arxiv.2512.17479,
title = {Bandgap Engineering for Efficient Perovskite Solar Cells Under Multiple Color Temperature Indoor Lighting},
author = {Miqad S. Albishi and Faisal I. Alabdulkarem and George Perrakis and Tariq F. Alhuwaymel and Ala H. Sabeeh and Abdullah S. Alharbi and Naif R. Alshamrani and Ibrahim H. Khawaji and Nikolaos Tzoganakis and Majed M. Aljomah and Dimitris Tsikritzis and Sami A. Alhusaini and Abdullah Aljalalah and Kadi S. AlShebl and Ali Alanzi and Abrar Bin Ajaj and Fay M. Alotaibi and Hamad Albrithen and Konstantinos Petridis and Maria Kafesaki and Emmanuel Kymakis and George Kakavelakis and Essa A. Alharbi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17479},
year = {2025}
}
备注
38 pages, 4 Figues, 4 SI Figures