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Energy yield of all thin‐film perovskite/CIGS tandem solar modules
Progress in Photovoltaics ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-12-07 , DOI: 10.1002/pip.3091 Malte Langenhorst 1 , Benjamin Sautter 1 , Raphael Schmager 1 , Jonathan Lehr 2 , Erik Ahlswede 3 , Michael Powalla 3 , Uli Lemmer 1, 2 , Bryce S. Richards 1, 2 , Ulrich W. Paetzold 1, 2
Progress in Photovoltaics ( IF 8.0 ) Pub Date : 2018-12-07 , DOI: 10.1002/pip.3091 Malte Langenhorst 1 , Benjamin Sautter 1 , Raphael Schmager 1 , Jonathan Lehr 2 , Erik Ahlswede 3 , Michael Powalla 3 , Uli Lemmer 1, 2 , Bryce S. Richards 1, 2 , Ulrich W. Paetzold 1, 2
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Perovskite/CuIn1 − xGaxSe2 (CIGS) tandem photovoltaics (PV) promises high power conversion efficiencies in combination with the advantages of a light weight and an all thin‐film PV technology. However, the complexity of perovskite/CIGS tandem solar module architectures requires careful optimization of the layer stack under realistic solar irradiation conditions. Here, we provide a systematic numerical study on the energy yield (EY) of perovskite/CIGS tandem solar modules, optimizing the device architecture with regard to irradiance in various climate zones. In particular, variations of the spectral irradiation and the average photon energy are of decisive importance for the location‐specific optimization of the device architecture. Compared with the reference single‐junction CIGS thin‐film PV technology, we demonstrate a strong improvement in EY (>30%) in perovskite/CIGS thin‐film PV for perovskites of a wide range of bandgaps (1.55 ‐ 2.0 eV), reaching up to 52% improvement in EY for the optimal bandgap (around 1.8 eV). Of the two most favored architectures, the two‐terminal and four‐terminal devices, perovskite/CIGS tandem solar modules with low bandgap (∼1.55 eV) perovskite absorbers in the four‐terminal architecture outperform those in the two‐terminal architecture in average by 3.5% relative. However, for wide perovskite bandgaps ranging from 1.75 eV to 1.85 eV, both architectures perform comparably. The improvements in EY for perovskite/CIGS tandem solar modules highlight the potential of this technology but also the vital need for light management in tandem photovoltaics.
中文翻译：
所有薄膜钙钛矿/ CIGS串联太阳能电池组件的能量产生
钙钛矿/ CuIn 1 − x Ga x Se 2（CIGS）串联光伏（PV）有望实现高功率转换效率，同时兼具轻巧和全薄膜PV技术的优势。然而，钙钛矿/ CIGS串联太阳能模块架构的复杂性要求在实际的太阳辐射条件下仔细优化叠层。在这里，我们对钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的能量产率（EY）进行了系统的数值研究，针对各种气候区的辐照度优化了设备架构。特别是，光谱辐照度和平均光子能量的变化对于设备架构的特定位置优化具有决定性的重要性。与参考单结CIGS薄膜光伏技术相比，我们证明了EY的显着改进（> 钙钛矿/ CIGS薄膜PV中有30％的钙钛矿适用于各种带隙（1.55-2.0 eV），对于最佳带隙（约1.8 eV）的EY可达52％的改善。在两个最受欢迎的架构中，四端子架构中具有低带隙（〜1.55 eV）钙钛矿吸收体的钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的两端子和四端子装置的平均性能要比两端子架构中的平均要高。相对3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。最佳带隙（约1.8 eV）的EY达到高达52％的改善。在两个最受欢迎的体系结构中，四端子体系结构中具有低带隙（〜1.55 eV）钙钛矿吸收体的钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的两端子和四端子设备的平均性能要比两端子体系中的平均高。相对3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。最佳带隙（约1.8 eV）的EY达到52％的改善。在两个最受欢迎的体系结构中，四端子体系结构中具有低带隙（〜1.55 eV）钙钛矿吸收体的钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的两端子和四端子设备的平均性能要比两端子体系中的平均高。相对3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。四端子架构中的55 eV）钙钛矿吸收剂相对于二端子架构中的钙钛矿吸收剂的平均相对性能高3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏中光管理的迫切需求。四端子架构中的55 eV）钙钛矿吸收剂相对于二端子架构中的钙钛矿吸收剂的平均相对性能高3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。
更新日期：2018-12-07
中文翻译：
所有薄膜钙钛矿/ CIGS串联太阳能电池组件的能量产生
钙钛矿/ CuIn 1 − x Ga x Se 2（CIGS）串联光伏（PV）有望实现高功率转换效率，同时兼具轻巧和全薄膜PV技术的优势。然而，钙钛矿/ CIGS串联太阳能模块架构的复杂性要求在实际的太阳辐射条件下仔细优化叠层。在这里，我们对钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的能量产率（EY）进行了系统的数值研究，针对各种气候区的辐照度优化了设备架构。特别是，光谱辐照度和平均光子能量的变化对于设备架构的特定位置优化具有决定性的重要性。与参考单结CIGS薄膜光伏技术相比，我们证明了EY的显着改进（> 钙钛矿/ CIGS薄膜PV中有30％的钙钛矿适用于各种带隙（1.55-2.0 eV），对于最佳带隙（约1.8 eV）的EY可达52％的改善。在两个最受欢迎的架构中，四端子架构中具有低带隙（〜1.55 eV）钙钛矿吸收体的钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的两端子和四端子装置的平均性能要比两端子架构中的平均要高。相对3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。最佳带隙（约1.8 eV）的EY达到高达52％的改善。在两个最受欢迎的体系结构中，四端子体系结构中具有低带隙（〜1.55 eV）钙钛矿吸收体的钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的两端子和四端子设备的平均性能要比两端子体系中的平均高。相对3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。最佳带隙（约1.8 eV）的EY达到52％的改善。在两个最受欢迎的体系结构中，四端子体系结构中具有低带隙（〜1.55 eV）钙钛矿吸收体的钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的两端子和四端子设备的平均性能要比两端子体系中的平均高。相对3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。四端子架构中的55 eV）钙钛矿吸收剂相对于二端子架构中的钙钛矿吸收剂的平均相对性能高3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏中光管理的迫切需求。四端子架构中的55 eV）钙钛矿吸收剂相对于二端子架构中的钙钛矿吸收剂的平均相对性能高3.5％。但是，对于钙钛矿带隙范围为1.75 eV至1.85 eV的宽范围，两种架构的性能相当。钙钛矿/ CIGS串联太阳能组件的安永方面的改进突出了该技术的潜力，同时也强调了串联光伏系统中光管理的迫切需求。
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