最新一期国际光伏科学与技术领域最高水平学术刊物《光伏研究及应用进展》【Prog. Photovoltaics: Res. & Appl. 26, 924-933 (2018)】以封面论文形式报道了上海交通大学太阳能研究所沈文忠/刘洪研究组在高效钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池光学设计与优化方面的研究成果。

最近几年，钙钛矿/晶体硅叠层太阳电池因为其效率有望突破单晶硅电池的理论极限，成为未来高效电池领域的研究热点。众多理论分析给出了钙钛矿/晶体硅叠层太阳电池的理论预期，但是采用的理论假设忽略了寄生吸收、电学影响以及采用不合理厚度处理，很大程度限制了理论模型的参考和应用价值。

       本文提出一种结合有限时域差分法和光路分析法的杂化方法，来处理钙钛矿/晶体硅两端叠层电池中纳米级尺度的顶电池和微米级尺度的底电池尺度失衡所带来的问题。课题组对电池结构、厚度、能带和电流损失进行了精细模拟，分析出顶部导电层是限制电池提升的主要因素，模拟结果与最新实验结果匹配良好。最终，提出了一种全新的太阳电池结构—前表面金字塔绒面的新型钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池，从理论上该结构可以使电池效率由23.6%提升到29%。研究工作为真实可行的高效钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池的制备提供了希望，为更进一步地研究叠层电池机理和改进电池性能提供了可行的指导方向。在此基础上课题组也成功申请了2018年国家自然科学基金重点项目：新型钙钛矿/硅异质结两端叠层太阳电池物理与器件研究（项目编号：11834011）。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pip.3037