本文主要探讨了硅纳米线(SiNW)与 PEDOT:PSS 材料结合的杂化太阳能电池在短波响应方面的性能改善。硅作为太阳能电池生产中最广泛使用的材料,具备丰度高、无毒性、可靠性强和成熟技术等优点。将硅纳米结构与共轭聚合物PEDOT:PSS相结合的杂化太阳能电池因其简单的制造过程和低成本而受到关注,尤其是与传统p-n型硅太阳能电池相比,后者在离子注入和掺杂扩散过程需要高温(约1000°C)处理。
在研究中,研究人员报告了不同形态的硅纳米线对n-SiNW/PEDOT:PSS杂化太阳能电池器件性能的影响。通过改变硅纳米线的长度,可以优化SiNW/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的光电转换效率(PCE)和外部量子效率(EQE)。研究发现,当硅纳米线长度为0.23微米时,电池的开路电压(Voc)达到569毫伏,短路电流密度(Jsc)达到30.1毫安每平方厘米,光电转换效率(PCE)达到9.3%,这是优化后的电池性能。此外,通过使用稀释蚀刻溶液制备更多孤立的硅纳米线,使得杂化太阳能电池的短路电流密度(Jsc)显著提高,从30.1提升至33.2毫安每平方厘米。在300至600纳米波长区域,EQE也实现了显著提升,超过了80%。
这篇研究工作提供了一种简单的方法,可以显著提高杂化太阳能电池在短波长区域的外部量子效率,且该方法在工业应用中具有潜在的实用价值。该研究的背景是,尽管硅材料广泛应用于太阳能电池生产,但硅纳米结构与共轭聚合物的杂化太阳能电池仍存在光电转换效率不足以满足大规模生产需求的挑战。通过本研究的发现,未来有望通过进一步优化硅纳米线的形态与尺寸,以实现更高的光电转换效率,推动杂化太阳能电池技术的发展和应用。