Silicon heterojunction solar cells (SHJ) have dominated the photovoltaic market up till now but their conversion performance is practically limited to around 26% compared with the theoretical efficiency limit of 29.4%. A silicon based multi-junction devices are expected to overcome this limitation. In this report, we briefly review the state-of-art characteristic of wide-gap materials which has played a role as top sub-cells in silicon based multi-junction solar cells. In addition, we indicate significantly practical challenges and key issues of these multi-junction combination. Finally, we focus to some characteristics of III-V/c-Si tandem configuration which are reaching highly record performance in multi-junction silicon solar cells.
Photon conversion technology for thin film solar cells is reviewed. The high-energy photons which are hardly absorbed in solar cells can be transformed the low energy photon by the photon conversion process such as down conversion or down shift, which can improve the solar cell efficiency over the material limit. CdSe-based quantum dot materials commonly used in LED can be used as the photon conversion layer for Si thin film solar cells. The photon conversion structure of CdSe-based quantum dot for Si thin film solar cells will be presented and the pros and cons for the Si thin film solar cells integrated with the photon conversion layers will be discussed.
Colloidal quantum dot (CQD) solar cells have attracted great attention due to their cost-effectiveness and solution-processability, as well as their size-dependent optical and electrical properties. The power conversion efficiency of CQD solar cells has rapidly increased up to ~8.6%, which corresponds to the 3 - 4 fold improvement during the last 3 - 4 years. Up to now, there have been many pioneering results in CQD solar cells. Here, we review the recent progress of CQD solar cells including CQD synthesis strategy and device structure engineering.
Jo, Jea Woong;Yoo, Yongseok;Jeong, Taehee;Ahn, SeJin;Ko, Min Jae
Electronic Materials Letters
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제14권6호
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pp.657-668
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2018
Organic-inorganic hybrid lead halide perovskites have been extensively investigated for various optoelectronic applications. Particularly, owing to their ability to form highly crystalline and homogeneous films utilizing low-temperature solution processes (< $150^{\circ}C$), perovskites have become promising photoactive materials for realizing high-performance flexible solar cells. However, the current use of mesoporous $TiO_2$ scaff olds, which require high-temperature sintering processes (> $400^{\circ}C$), has limited the fabrication of perovskite solar cells on flexible substrates. Therefore, the development of a low-temperature processable charge-transporting layer has emerged as an urgent task for achieving flexible perovskite solar cells. This review summarizes the recent progress in low-temperature processable electron- and hole-transporting layer materials, which contribute to improved device performance in flexible perovskite solar cells.
Anodic oxidized $TiO_2$ nanotube arrays are promising materials for application in photoelectrochemical solar cells as the photoanode, because of their attractive properties including slow electron recombination rate, superior light scattering, and smooth electrolyte diffusion. However, because of the opacity of these nanotube electrodes, the back-side illumination is inevitable for the application in solar cells. Therefore, for the fabrication of solar cells with the anodic oxidized nanotube electrodes, it is required to develop efficient and transparent counter electrodes. Here, we demonstrate quantum dot-sensitized solar cells (QDSCs) based on the nanotube photoanode and transparent counter electrodes. The transparent counter electrodes based on Pt electrocatalysts were prepared by a simple thermal decomposition methods. The photovoltaic performances of QDSCs with nanotube photoanode were tested and optimized depending on the concentration of Pt precursor solutions for the preparation of counter electrodes.
Solar cells are considered ideal as a clean energy to generate electricity. However, silicon-based photoelectric cells show some shortcomings in efficiency, cost and reliability. This has been a barrier to further commercialization. This paper shows how 40 Inventive Principles can be used in the research and development on the solar cells to improve efficiency, cost and reliability.
Ju, Yeonkyeong;Kim, Byeong Jo;Lee, Sang Myeong;Yoon, Jungjin;Jung, Hyun Suk
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.416-416
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2016
Organic-inorganic metal halide perovskite solar cells have received attention because it has a number of advantages with excellent light harvesting, high carrier mobility, and facile solution processability and also recorded recently power conversion efficiency (PCEs) of over 20%. The major issue on perovskite solar cells have been reached the limit of small area laboratory scale devices produced using fabrication techniques such as spin coating and physical vapor deposition which are incompatible with low-cost and large area fabrication of perovskite solar cells using printing and coating techniques. To solution these problems, we have investigated the feasibility of achieving fully printable perovskite solar cells by the blade-coating technique. The blade-coating fabrication has been widely used to fabricate organic solar cells (OSCs) and is proven to be a simple, environment-friendly, and low-cost method for the solution-processed photovoltaic. Moreover, the film morphology control in the blade-coating method is much easier than the spray coating and roll-to-roll printing; high-quality photoactive layers with controllable thickness can be performed by using a precisely polished blade with low surface roughness and coating gap control between blade and coating substrate[1]. In order to fabricate perovskite devices with good efficiency, one of the main factors in printed electronic processing is the fabrication of thin films with controlled morphology, high surface coverage and minimum pinholes for high performance, printed thin film perovskite solar cells. Charge dissociation efficiency, charge transport and diffusion length of charge species are dependent on the crystallinity of the film [2]. We fabricated the printed perovskite solar cells with large area and flexible by the bar-coating. The morphology of printed film could be closely related with the condition of the bar-coating technique such as coating speed, concentration and amount of solution, drying condition, and suitable film thickness was also studied by using the optical analysis with SEM. Electrical performance of printed devices is gives hysteresis and efficiency distribution.
A solar cell is primary parts to produce electrical energy from the Sun. And, we can utilize those solar cells as a power generation system in home, factory, and so on. In order to make proper power, the solar cells are configured in series and parallel lay down. In condition of uniform illumination, the solar array will produce an enough power by photovoltaic effects from the solar cells. In case of non-uniform illumination on the solar cells, the power will be dramatically decreased compared to design. Fortunately, there were so many research outputs regarding the illumination effects on solar array. In this work, we tried to find out the non-uniform effects on unit CPV solar cell, because there were no research outputs for unit CPV solar cell considering illumination. The CPV solar cell was used in CPV system to make a power by the Sun. We chosen the triple junction solar cell of GaAsInP2Ge for simulation, which has a 30 % of conversion efficiency. By simulation, we obtained the output performance of CPV solar cells in condition of various illumination by using Hamming Window function. Its performance was degraded by 10 % to 50 % depending illumination conditions.
Among various organic materials suitable for silicon-based inorganic-organic hybrid solar cells, poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) has been extensively studied due to its high optical transmittance, high work function, and low bandgap characteristics. The electro-optical properties of PEDOT:PSS have a significant impact on the power conversion efficiency of silicon-organic hybrid solar cells. To enhance the photovoltaic properties of the silicon-organic hybrid solar cells, we developed a method to improve the properties of the PEDOT:PSS film using Ag nanowires (NW) instead of conventional solvent addition methods. The influence of the Ag NW on the electro-optical property of the PEDOT:PSS film and the photovoltaic performance of the silicon-organic hybrid solar cells were investigated. The addition of Ag NW further improved the sheet resistance of the PEDOT:PSS film, enhancing the performance of the silicon-organic hybrid solar cells. The present work using the low sheet resistance PEDOT:PSS layer paves the way to develop simple yet more efficient silicon-organic hybrid solar cells.
A solar cell I-V (current-voltage) characteristic measurement facility is crucial, for the characteristic of solar cells, The solar cell I-v tester has been designed and fabricated to characterize the solar cell at SAIT.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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