四端钙钛矿/硅叠层太阳能电池近红外光学损失的解卷积分析与透明背电极优化策略

《Scientific Reports》：Near-infrared optical losses induced by rear contacts in four-terminal perovskite/silicon tandem solar cells

　　## 摘要四端（4T）钙钛矿/硅叠层太阳能电池为突破单结光伏的理论效率极限提供了一种极具前景的架构；然而，实现高性能需要同时优化顶电池效率和带隙下光子透射率。本研究对四端叠层器件的近红外（NIR）光学损失进行了实验与计算解卷积分析。实验表征表明，在常规银（Ag）背电极的钙钛矿顶电池下方集成商用硅底电池（15.60%），会导致底电池短路电流密度（J_{SC_EQE}）从37.85 mAcm?2急剧下降至1.18 mAcm?2。这种89.7%的近红外光子收集损失主要归因于金属不透明性和寄生等离子体吸收。将Ag层替换为半透明钙钛矿顶电池后，底电池（J_{SC_EQE}）恢复至11.46 mAcm?2，在顶电池效率优化至11.18%的同时，实现累计叠层效率15.90%。为消除残余光学屏蔽效应，蒙特卡洛晶圆射线追踪（WRT）模拟和导纳分析表明，70 nm氧化铟锡（ITO）背接触电极在1000 nm处可提供最优相位偏移\(\:({\phi})\)，同时将自由载流子吸收维持在最低水平（4.49%）。该经计算优化的透明导电氧化物使底电池J_{SC_WRT}恢复至19.73 mAcm?2，预计四端叠层总效率可达19.82%。