小面积

横向效应对大规模串联太阳能电池 EQE 测量的影响 S. Kasimir Reichmuth 1,2、A. Fell 1,3、G. Siefer 1、M. Schachtne

横向效应对大型串联太阳能电池 EQE 测量的影响 S. Kasimir Reichmuth 1,2 , A. Fell 1,3 , G. Siefer 1 , M. Schachtner 1 , D. Chojniak 1 , O. Fischer 1,2 , M. Mühleis 1 , M. Rauer 1 , J. Hohl-Ebinger 1 , MC Schubert 1 1 弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 ISE, Heidenhofstrasse 2, 79110 弗莱堡, 德国 电子邮件: kasimir.reichmuth@ise.fraunhofer.de, 2 Albert-Ludwigs-University, INATECH, Emmy-Noether-Strasse 2, 79110 弗莱堡, 德国 3 AF模拟，Landstr。 33a，79232 年 3 月，德国 摘要：大规模钙钛矿/硅 (PSC/Si) 串联太阳能电池中的横向不均匀电池参数可能会显著影响器件性能。可以使用电致发光 (EL)、光致发光 (PL) 和热成像方法来分析吸收器的横向质量。除了对电池性能的整体影响外，这种横向效应通常不会在串联器件的 EQE 和 IV 特性中考虑，但可能会导致错误的测量结果。因此，我们认为有必要采用大面积 3D PSC/Si 串联模拟来了解横向不均匀性的影响，以及与非理想测量条件（例如太阳能电池的小面积或不均匀照明）的相互作用。我们使用 3D 模拟软件 Quokka3 的串联插件进行全电池 3D 串联模拟，该软件使用“等效电路”模型处理钙钛矿顶部电池表层，也可以处理 Si 底部电池，而不是求解漂移扩散模型。我们通过模拟和实验来量化非均匀电池特性（例如低局部分流电阻或电池吸收器的不均匀性）在 EQE 测量期间与照明和偏置条件相互作用的影响。通过模拟深入了解横向效应特别有趣，因为在通常亚稳态的 PSC/Si 串联电池中对此类详细效应进行实验研究极具挑战性。关键词：多结太阳能电池、校准、模拟、钙钛矿、III-V 族半导体 1 引言 最近，钙钛矿/硅串联电池 (PSC/Si) 在实验室大小样品中显示出 31.25% [1] 的效率，并且 6 英寸晶圆级 PSC/Si 已认证的效率为 26.8 ±1.2 % [2]。同时，首次商业化已宣布将于今年进行，旨在扩大尺寸和提高产量 [3]。在工业实施中，为实验室大小的电池建立的工艺适用于大规模产出。与小型实验室电池相比，横向效应对于全晶圆大小的电池可能更为重要。这可以解释在扩大规模过程中钙钛矿吸收剂的效率下降的原因 [4]。空间不均匀性对电池性能和这些电池的特性都有影响，例如，如果这些方法仅依赖于局部照明而不分析器件的整个区域，则会产生很大的误差。这对于 EQE 和 IV 特性至关重要，因为这可能会使结果与真实特性产生很大偏差，从而导致误解甚至误导电池开发。为了展示其重要性，我们通过实验和模拟，以局部和全照明 EQE 测量为例，研究了横向效应的影响。除了可能由不均匀的薄膜厚度引起的光学横向不均匀性之外，我们还研究了进一步/更复杂的电气 EQE 测量伪影的影响。这种伪影在两端多结器件中很常见，是由低分流电阻（R 分流）或反向击穿特性引起的 [5–7]，并且取决于偏置电压和偏置照明的光谱辐照度。借助最近发布的 3D 太阳能电池模拟工具 Quokka3 的串联功能，我们研究了局部分流等横向缺陷如何影响这种 EQE 伪影。