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Mariotti S, Köhnen E, Scheler F, Sveinbjörnsson K, Zimmermann L, Piot M, Yang F, Li B, Warby J, Musiienko A, Menzel D, Lang F, Keßler S, Levine I, Mantione D, Al-Ashouri A, Härtel MS, Xu K, Cruz A, Kurpiers J, Wagner P, Köbler H, Li J, Magomedov A, Mecerreyes D, Unger E, Abate A, Stolterfoht M, Stannowski B, Schlatmann R, Korte L, Albrecht S. Interface engineering for high-performance, triple-halide perovskite-silicon tandem solar cells. Science 2023; 381:63-69. [PMID: 37410849 DOI: 10.1126/science.adf5872] [Citation(s) in RCA: 24] [Impact Index Per Article: 24.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/30/2022] [Accepted: 05/04/2023] [Indexed: 07/08/2023]
Abstract
Improved stability and efficiency of two-terminal monolithic perovskite-silicon tandem solar cells will require reductions in recombination losses. By combining a triple-halide perovskite (1.68 electron volt bandgap) with a piperazinium iodide interfacial modification, we improved the band alignment, reduced nonradiative recombination losses, and enhanced charge extraction at the electron-selective contact. Solar cells showed open-circuit voltages of up to 1.28 volts in p-i-n single junctions and 2.00 volts in perovskite-silicon tandem solar cells. The tandem cells achieve certified power conversion efficiencies of up to 32.5%.
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Affiliation(s)
- Silvia Mariotti
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Eike Köhnen
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Florian Scheler
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Kári Sveinbjörnsson
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Lea Zimmermann
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Manuel Piot
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
- Laboratory of Semiconductor Materials, Institute of Materials, Faculty of Engineering, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, 1015 Lausanne, Switzerland
| | - Fengjiu Yang
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Bor Li
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Jonathan Warby
- Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam, 14476 Potsdam, Germany
| | - Artem Musiienko
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Dorothee Menzel
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Felix Lang
- Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam, 14476 Potsdam, Germany
| | - Sebastian Keßler
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Igal Levine
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Daniele Mantione
- POLYKEY Polymers, Joxe Mari Korta Center, 20018 Donostia-San Sebastian, Spain
- POLYMAT, University of the Basque Country UPV/EHU, 20018 Donostia-San Sebastián, Spain
- IKERBASQUE, Basque Foundation for Science, 48009 Bilbao, Spain
| | - Amran Al-Ashouri
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Marlene S Härtel
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Ke Xu
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Alexandros Cruz
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Jona Kurpiers
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Philipp Wagner
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Hans Köbler
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Jinzhao Li
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | | | - David Mecerreyes
- POLYKEY Polymers, Joxe Mari Korta Center, 20018 Donostia-San Sebastian, Spain
- IKERBASQUE, Basque Foundation for Science, 48009 Bilbao, Spain
| | - Eva Unger
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Antonio Abate
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Martin Stolterfoht
- Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam, 14476 Potsdam, Germany
| | - Bernd Stannowski
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Rutger Schlatmann
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Lars Korte
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
| | - Steve Albrecht
- Solar Energy Division, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 12489 Berlin, Germany
- Technische Universität Berlin, Fakultät Elektrotechnik und Informatik, 10587 Berlin, Germany
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