印度旁遮普邦Chitkara大学的研究人员提出了一种针对钙钛矿型太阳能电池的静电掺杂背接触设计，该技术克服了传统的使用电荷传输层的夹层结构带来的制造和性能挑战。
研究人员进行了数值模拟和建模，得出了一种静电掺杂的金属钙钛矿金属背接触式太阳能电池结构，与以前的结构相比，其功率转换效率显着提高了59.4%(绝对报道的值为4.13%)。建议的领域结构，其中绝对报告价值为2.59%。
该大学的VLSI卓越中心的Rahul Pandey，Jaya Madan和Rajnish Sharma进行了这项研究。他们的工作最近发表在电气和电子工程学院(IEEE)的IEEE期刊上的《电子设备学报》上。
奇特拉大学(Chitkara University)VLSI卓越中心的负责人拉吉尼斯(Rajnish)告诉光伏杂志：“在先前报道的背面接触金属钙钛矿金属太阳能电池结构设计中，载流子集合仅主要依赖于钙钛矿层的肖特基领域因此，性能(特别是开路电压)受到自组装单层(SAM)改性金触点之间功函数差异的限制。”
“我们研究人员的数值研究表明，静电掺杂偶极场辅助金属钙钛矿金属背接触钙钛矿太阳能电池结构可以克服偶极场辅助金属钙钛矿金属背接触钙钛矿太阳能电池的局限性。基础的太阳能电池结构。”
研究人员建议在玻璃基板下方放置两个额外的电极，以提供极性差，并在玻璃基板附近的钙钛矿层内部创建静电掺杂的pn结和相应的内置电势。感应的内置电势为光生电荷载流子提供了额外的支持，从而提高了收集概率，并帮助克服了先前报道的设备的局限性。
尽管先前报道的背接触偶极场辅助金属钙钛矿金属太阳能电池的转换效率为2.59%，但由奇特拉大学研究人员介绍的设计(引入了静电掺杂)提供了4.13%的转换效率。
设计
Chitkara大学研究人员的研究结果可能为将来开发“无运输层”的静电掺杂，可扩展且低成本的钙钛矿基太阳能电池铺平道路。
他们提出的设计包括沉积在玻璃基板上的钙钛矿层，该玻璃基板的一侧具有自组装单层改性的金图案电极，而背面具有极性电极。极性电极可对产生的极性载流子进行静电控制，从而增强了电池的开路电压。
短路电流密度(JSC)，开路电压(VOC)和填充系数(FF)的定量绝对值分别为14.2 mA.cm-2、659 mV和44.2%，显着提高了24.6%，分别比现有结构的17.5%和9.1%，在这些结构中，这些值分别报告为JSC(11.4 mA.cm-2)，VOC(561 mV)和FF(40.5%)。
为了实现任何太阳能电池结构的理想预期功能，就电子和空穴而言，所有100%生成的载流子都应找到通往结构末端电极的便捷路径，并有助于电荷积聚。然而，大多数流行的细胞结构都努力做到这一点。
在常规的钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿薄活性层夹在两个电荷传输层，电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)之间。在电子传输层/钙钛矿和钙钛矿/空穴传输层界面处产生合适的电场有助于总体上更好地收集载流子。但是，如果不能很好地控制陷阱处载流子的重组等副作用，则它们的部署也可能导致性能下降。表示这些损失的图形表示如下：
除了这些功能性问题外，制造钙钛矿型太阳能电池结构从未如此容易，而且由于其对水汽敏感的特性而面临的问题，由于针孔而导致的电极之间的缩短以及串联电阻的最小化会导致额外的损失。 。
Chitkara大学的研究人员致力于通过数值模拟和提出一种不存在电荷传输层的器件结构并选择背接触设计来克服所有这些问题。
为了摆脱电荷传输层，研究小组建议将极性函数为Фm，p= 5.25 eV和Фm，n= 4.35 eV的极性电极放置在玻璃基板下方，以创建一个额外的内置电场，以全面增强内部背部触点之间的电场并获得了非常令人鼓舞的结果。以此方式感应出的场被认为增加了载流子的收集概率并提高了传统结构的功率转换效率。
拉尼什(Rajnish)总结说：“钙钛矿在未来的太阳能电池中显示出巨大的潜力。这是实现PCE高价值的领域几乎呈指数增长的领域。但是，像所有研究一样，许多问题仍需要解决。我们在这项工作中表明，只需在玻璃基板下面添加两个电极，就可以收获具有静电掺杂的pn结的好处，从而导致在玻璃基板附近的钙钛矿层内部具有相应的内置电势。”
他补充说：“我们期待着来自政府资助机构的支持，以在这一领域的国际研究路线图上打下不可磨灭的烙印。”
