高织构钙钛矿太阳能电池中的光管理：从全器件椭偏表征到量子效率优化的光学建模
光学
2021-11-11 v1 应用物理
摘要
尽管钙钛矿太阳能电池（PSCs）现已达到较高的功率转换效率（PCEs），但进一步提升性能需要对电池中的光路及光捕获进行精细管理与优化。这有赖于对这类复杂、常具织构的多层系统中光学过程的准确理解、表征与建模。本工作中，我们考虑了构建于高粗糙度（43 nm RMS）氟掺杂氧化锡（FTO）电极上的典型甲基铵铅碘（MAPI）太阳能电池。通过对完整 PSC 器件进行变角光谱椭偏（VASE），我们确定了所有器件层的光学常数。我们设计了一维（1D）堆叠层光学模型，其中粗糙织构被描述为有效介质折射率层。我们利用扫描电子显微镜、漫射光谱与光伏效率测量提取的数据支撑该模型。我们表明，该 1D 模型虽不足以单独描述 FTO 板的散射，却能准确刻画全器件的光学性质。通过与实验外量子效率（EQE）比较，我们估算了内量子效率（IQE）及与电子转移相关损耗的影响。基于此，我们最终讨论了 PSC 器件中的光学损耗机制及可实施的改进光管理以提升性能的可能策略。
引用
@article{arxiv.2011.14050,
title = {Light management in highly-textured perovskite solar cells: From full-device ellipsometry characterization to optical modelling for quantum efficiency optimization},
author = {Chenxi Ma and Daming Zheng and Dominique Demaille and Bruno Gallas and Catherine Schwob and Thierry Pauporté and Laurent Coolen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.14050},
year = {2021}
}
备注
14 pages, 5 figures