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Fully textured monolithic perovskite/silicon tandem solar cells with 25.2% power conversion efficiency

Résumé

Tandem devices combining perovskite and silicon solar cells are promising candidates to achieve power conversion efficiencies above 30% at reasonable costs. State-of-the-art monolithic two-terminal perovskite/silicon tandem devices have so far featured silicon bottom cells that are polished on their front side to be compatible with the perovskite fabrication process. This concession leads to higher potential production costs, higher reflection losses and non-ideal light trapping. To tackle this issue, we developed a top cell deposition process that achieves the conformal growth of multiple compounds with controlled optoelectronic properties directly on the micrometre-sized pyramids of textured monocrystalline silicon. Tandem devices featuring a silicon heterojunction cell and a nanocrystalline silicon recombination junction demonstrate a certified steady-state efficiency of 25.2%. Our optical design yields a current density of 19.5 mA cm−2 thanks to the silicon pyramidal texture and suggests a path for the realization of 30% monolithic.

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Cellule photovoltaïque
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Crystalline silicon
Crystalline silicon or (c-Si) Is the crystalline forms of silicon, either polycrystalline silicon (poly-Si, consisting of small crystals), or monocrystalline silicon (mono-Si, a continuous crystal). Crystalline silicon is the dominant semiconducting material used in photovoltaic technology for the production of solar cells. These cells are assembled into solar panels as part of a photovoltaic system to generate solar power from sunlight. In electronics, crystalline silicon is typically the monocrystalline form of silicon, and is used for producing microchips.
Rendement d'une cellule photovoltaïque
vignette| Meilleurs rendements de différentes technologies de cellules photovoltaïques mesurés en laboratoire depuis 1976. Le rendement d'une cellule photovoltaïque, parfois noté η, est le rapport entre l'énergie électrique générée par effet photovoltaïque d'une part et l'énergie électromagnétique reçue par la cellule photovoltaïque sous forme de rayonnement solaire d'autre part. Avec la latitude et le climat du lieu d'installation, le rendement des cellules solaires d'un dispositif photovoltaïque détermine la production d'énergie électrique annuelle du système.
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