徐婷 王子帅 李炫华 沙威†

1) (浙江大学信息与电子工程学院, 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027)

2) (香港大学电机电子工程系, 香港 999077)

3) (西北工业大学材料学院, 凝固技术国家重点实验室, 西安 710072)

理解并量化影响钙钛矿太阳电池效率的因素, 对研发高性能器件尤为重要.目前, 太阳电池普遍认可的三大损失为光学损失、欧姆损失和非辐射复合损失.其中, 非辐射复合包括体复合和表面复合, 已被证明是制约电池效率提升的决定性因素.本文提出了一种分析电池伏安特性曲线的等效电路模型, 能对上述损失机制进行全面描述, 并通过与漂移-扩散模型及实验结果的对比, 证实了电路模型的可靠性, 拟合误差在2%以内.根据该模型, 可以准确判断电池内的主导复合机制, 并可从实际电池伏安曲线中提取不同效率损失对应的物理参数, 绘制电压扫描过程中各机制随电压的演化曲线, 从而理解效率损失的物理机理.该模型从电路角度分析了不同损失机制对电池工作特性的影响, 有助于定位提高效率的关键点, 是一个较全面的钙钛矿太阳电池仿真分析工具.

1 引 言

近年来, 随着钙钛矿太阳电池研究的深入, 电池内光电转换效率的损失机制分析引起了学术界和产业界的广泛关注.在理想的单节钙钛矿太阳电池中, 电子和空穴仅仅通过辐射复合发出光子, 其理论效率极限, 即Shockley-Queisser 极限, 约为31%[1].而对于实际太阳电池, 目前已实验认证的最高……