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Computational design of high performance hybrid perovskite on silicon tandem solar cells

Authors :
Rolland, Alain
Pedesseau, L.
Beck, Alexandre
Kepenekian, Mikael
Katan, Claudine
Huang, Yong
Wang, Shijian
Cornet, C.
Durand, Olivier
Even, J
Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON)
Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

In this study, the optoelectronic properties of a monolithically integrated series-connected tandem solar cell are simulated. Following the large success of hybrid organic-inorganic perovskites, which have recently demonstrated large efficiencies with low production costs, we examine the possibility of using the same perovskites as absorbers in a tandem solar cell. The cell consists in a methylammonium mixed bromide-iodide lead perovskite, CH3NH3PbI3(1-x)Br3x (0 < x < 1), top sub-cell and a single-crystalline silicon bottom sub-cell. A Si-based tunnel junction connects the two sub-cells. Numerical simulations are based on a one-dimensional numerical drift-diffusion model. It is shown that a top cell absorbing material with 20% of bromide and a thickness in the 300-400 nm range affords current matching with the silicon bottom cell. Good interconnection between single cells is ensured by standard n and p doping of the silicon at 5.10^19cm-3 in the tunnel junction. A maximum efficiency of 27% is predicted for the tandem cell, exceeding the efficiencies of stand-alone silicon (17.3%) and perovskite cells (17.9%) taken for our simulations, and more importantly, that of the record crystalline Si cells.<br />17 pages, 7 figures

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Accession number :
edsair.doi.dedup.....6aabe872e1e0a6d466b9cb974dff2e65