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The Potential of Multijunction Perovskite Solar Cells
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2017-10-05 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00647 Maximilian T. Hörantner 1 , Tomas Leijtens 2 , Mark E. Ziffer 3 , Giles E. Eperon 3, 4 , M. Greyson Christoforo 1 , Michael D. McGehee 2 , Henry J. Snaith 1
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2017-10-05 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00647 Maximilian T. Hörantner 1 , Tomas Leijtens 2 , Mark E. Ziffer 3 , Giles E. Eperon 3, 4 , M. Greyson Christoforo 1 , Michael D. McGehee 2 , Henry J. Snaith 1
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Metal halide perovskite semiconductors offer rapid, low-cost deposition of solar cell active layers with a wide range of band gaps, making them ideal candidates for multijunction solar cells. Here, we combine optical and electrical models using experimental inputs to evaluate the feasible performances of all-perovskite double-junction (2PJ), triple-junction (3PJ), and perovskite–perovskite–silicon triple-junction (2PSJ) solar cells. Using parameters and design constraints from the current state-of-the-art generation of perovskite solar cells, we find that 2PJs can feasibly approach 32% power conversion efficiency, 3PJs can reach 33%, and 2PSJs can surpass 35%. We also outline pathways to improve light harvesting and demonstrate that it is possible to raise the performances to 34%, 37%, and 39% for the three architectures. Additionally, we discuss important future directions of research. Finally, we perform energy yield modeling to demonstrate that the multijunction solar cells should not suffer from reduced operational performances due to discrepancies between the AM1.5G and real-world spectrum over the course of a year.
中文翻译：
多结钙钛矿太阳能电池的潜力
金属卤化物钙钛矿半导体可快速，低成本地沉积具有宽禁带宽度的太阳能电池有源层，使其成为多结太阳能电池的理想候选材料。在这里，我们使用实验输入将光电模型结合起来，以评估全钙钛矿双结（2PJ），三结（3PJ）和钙钛矿-钙钛矿-硅三结（2PSJ）太阳能电池的可行性能。利用当前最先进的钙钛矿太阳能电池的参数和设计约束条件，我们发现2PJ可以接近32％的功率转换效率，3PJ可以达到33％，2PSJ可以超过35％。我们还概述了改善光收集的途径，并展示了将三种架构的性能分别提高到34％，37％和39％的可能性。此外，我们讨论了重要的未来研究方向。最后，我们进行能量产率建模，以证明由于一年中AM1.5G与实际光谱之间的差异，多结太阳能电池不应遭受降低的运行性能的影响。
更新日期：2017-10-05
中文翻译：
多结钙钛矿太阳能电池的潜力
金属卤化物钙钛矿半导体可快速，低成本地沉积具有宽禁带宽度的太阳能电池有源层，使其成为多结太阳能电池的理想候选材料。在这里，我们使用实验输入将光电模型结合起来，以评估全钙钛矿双结（2PJ），三结（3PJ）和钙钛矿-钙钛矿-硅三结（2PSJ）太阳能电池的可行性能。利用当前最先进的钙钛矿太阳能电池的参数和设计约束条件，我们发现2PJ可以接近32％的功率转换效率，3PJ可以达到33％，2PSJ可以超过35％。我们还概述了改善光收集的途径，并展示了将三种架构的性能分别提高到34％，37％和39％的可能性。此外，我们讨论了重要的未来研究方向。最后，我们进行能量产率建模，以证明由于一年中AM1.5G与实际光谱之间的差异，多结太阳能电池不应遭受降低的运行性能的影响。
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