在叠层太阳能电池超薄顶吸收层中实现强干涉的方法
光学
2020-12-09 v1 应用物理
摘要
金属背反射镜上超薄半导体吸收层中的强干涉已被证明可提高太阳能电池材料的光收集效率。然而，金属背反射镜不适用于叠层电池结构，因为光子无法透过器件传输。在此，我们提出一种利用分布式布拉格反射镜（DBR）在叠层电池结构中于超薄顶吸收层实现强干涉的方法。我们通过设计并制备一个V形构型的 photoelectrochemical-photovoltaic（PEC-PV，光电化学-光伏）叠层电池来展示该方法：短波长光子被反射回光阳极材料（赤铁矿，Fe2O3），而长波长光子透射至底部硅光伏电池。我们采用光学模拟确定DBR层的最优厚度与V形角度，以最大化超薄（10 nm厚）赤铁矿膜中的光吸收。DBR的光谱响应可定制，使得相比透明集流体上相同厚度的膜层，吸收光子数增强三倍以上。利用DBR将底部硅光伏电池与超薄赤铁矿顶PEC电池耦合，我们展示了无辅助太阳能水解，并表明可设计DBR以增强超薄膜中的强干涉，同时实现叠层电池结构。
引用
@article{arxiv.2012.04481,
title = {Implementing strong interference in ultrathin film top absorbers for tandem solar cells},
author = {Yifat Piekner and Hen Dotan and Anton Tsyganok and Kirtiman Deo Malviya and Daniel A. Grave and Ofer Kfir and Avner Rothschild},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.04481},
year = {2020}
}