일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지용 결정질 실리콘 하부 전지에 대한 고찰 I

A Review on Crystalline Silicon Rear Cells for 2-terminal Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells – Part I

페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지는 약 4년 만에 28%(Oxford PV, 1cm2)의 인증된 효율에 도달했으며, 대부분은 페로브스카이트 상부 전지와 결정질 실리콘 (c-Si) 하부 전지의 최적화된 설계를 바탕으로 한다. 이번 고찰에서는 성능을 향상시키기 위해 일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지의 구조적 진화를 기반으로 하부전지의 구조 조정에 중점을 둔다. 우선, c-Si 태양전지는 내열성에 따라 실리콘 동종 접합과 실리콘 이종 접합(SHJ) 소자로 분류되며 해당 구조적 특징이 제시된다. 이어서 c-Si 동종 접합 및 이종 접합 하부 전지를 기반으로 한 일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 전지의 진화를 요약한다. 일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 전지를 위한 c-Si 하단 전지의 적절한 후보는 주로 부동태화 이미터 및 후면 전지 소자, 터널 산화물 부동태화 접촉 전지 및 SHJ 소자를 포함한다. 결론적으로, 이번 연구는 페로브스카이트/실리콘 탠덤 전지에 대해 다른 부동태화 구조를 가진 c-Si 바닥 전지의 중요한 역할을 강조하여 탠덤 전지의 성능을 향상시키는 방향을 제시한다.

Perovskite/silicon tandem solar cells have reached a certified efficiency of 28% (Oxford PV, 1cm2) in 4 years, and most of them are based on an optimized design in the perovskite top cell and crystalline silicon (c-Si) bottom cell. This review focuses on the restructuring of the bottom cell based on the structural evolution of the monolithic perovskite/silicon tandem solar cell to improve performance. First of all, c-Si solar cells are classified into silicon homo-junction and silicon hetero-junction (SHJ) devices according to their heat resistance, and their structural features are presented. The evolution of an monolithic perovskite/silicon tandem cells based on c-Si homo-junction and hetero-junction bottom cells are then summarized. Suitable candidates for c-Si bottom cells for monolithic perovskite/silicon tandem cells mainly include passivated emitter and rear cell devices, tunnel oxide passivated contact cells and SHJ devices. In conclusion, this study suggests a direction to improve the performance of tandem cells by emphasizing the important role of c-Si bottom cells with different passivation structures for perovskite/silicon tandem cells.