德國重要科研機構亥姆霍茲研究院(Helmholtz Association)柏林研究中心(Helmholtz-Zentrum Berlin; HZB)發表了一項高效率鈣鈦礦-矽疊層太陽電池(Tandem Solar Cells)之技術。新開發的電池係為矽的底部電池上方與鈣鈦礦頂部電池的疊層組合,在界面導入奈米紋理的同時,矽的背面結合了介電緩衝層的反射結構。透過這些創新,新電池實現了29.8%的轉換效率,並已獲得相關機構的正式認可。
研究團隊挑戰矽底部電池結合鈣鈦礦頂部電池之疊層太陽電池的開發,並基於模擬計算,對於兩者界面的奈米結構與矽背面反射膜的效果進行了系統性的調查。結果顯示,與界面平坦的情況相比,透過在矽表面導入平緩的波浪狀週期性奈米紋理可以降低反射損耗,提高光吸收率,進而增大光轉換電流。
此外,藉由擴大膜厚變動的容許度,將能生產出高品質的鈣鈦礦薄膜,製造產收率從50%提高到95%。另透過在矽的背面導入介電緩衝層做為反射層,將可減少近紅外光波長區域中的寄生吸收(Parasitic Absorption),並提高矽的光吸收率,最終成功實現了29.8%的光轉換效率,突破30%大關亦將指日可待。