宽角容忍的太阳光谱分离器，用于侧向双结晶太阳能电池

最大化太阳能电池的功率转换效率在扩大太阳能生产规模中起关键作用。将带有不同带隙的两种或多种太阳能电池组合成多结 tandem 太阳能电池可降低热化损失，提高功率转换效率。虽然最佳效率通过垂直堆叠太阳能电池实现，但制造工艺技术化，导致高生产成本。新型光伏材料如有机光伏电池允许溶剂加工，从而实现侧向多结电池的经济制造，其中单个亚电池按侧向方式排列。为了充分发挥其性能，侧向双结晶需要精细的光管理，将不同光谱带引导至相应的太阳能电池。迄今为止，太阳光谱分离器存在强烈的入射角依赖性，导致在轻微偏离法向时性能下降。在本论文中，我们克服了这一限制，通过反设计包含两个自由形状微结构表面的太阳光谱分离器（分别位于基片上下方），实现了在宽范围入射角下提升转换效率。此外，凭借方法的灵活性，我们还可以设计针对特定斜入射角（例如对应一天中能源单价更高的时间）进行优化的器件。