Light management in perovskite-silicon tandem solar cells

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Rocha, Michel Gaglioni
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-30072025-085440/
Resumo: The demand for efficient renewable energy sources has placed photovoltaic cells under the limelight in the last few years. The efficiency of single-juction silicon solar cells, however, is already approaching the theoretical limit of 30%. Tandem solar cells can overcome this limit, and already have reported efficiencies greater than 30% and theoretical limits about 52%. Tandem cells that combine perovskite with silicon are particularly promising due to its potential to deliver low cost and efficient solar cells. In order to promote an increase in the efficiency of these cells, light management techniques must be applied so as to minimize reflection and increase absorption in the cells. To achieve such requirements, structures capable of promoting light trapping and optimize the selectivity of the radiation directed to each cell are needed. Through numerical simulation this investigation analyses four cases of diffractive structures applied to tandem cells, aimed at light trapping into the perovskite and/or silicon layers. We show that light trapping is only useful to increase the efficiency of the tandem when it is used for the silicon layer.
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spelling Light management in perovskite-silicon tandem solar cellsGerenciamento de luz em células tandem de perovskita e silíciocélulas tandemdiffractive structuresestruturas difrativasgerenciamento de luzlight managementperovskitaperovskitesilíciosilicontandem cellsThe demand for efficient renewable energy sources has placed photovoltaic cells under the limelight in the last few years. The efficiency of single-juction silicon solar cells, however, is already approaching the theoretical limit of 30%. Tandem solar cells can overcome this limit, and already have reported efficiencies greater than 30% and theoretical limits about 52%. Tandem cells that combine perovskite with silicon are particularly promising due to its potential to deliver low cost and efficient solar cells. In order to promote an increase in the efficiency of these cells, light management techniques must be applied so as to minimize reflection and increase absorption in the cells. To achieve such requirements, structures capable of promoting light trapping and optimize the selectivity of the radiation directed to each cell are needed. Through numerical simulation this investigation analyses four cases of diffractive structures applied to tandem cells, aimed at light trapping into the perovskite and/or silicon layers. We show that light trapping is only useful to increase the efficiency of the tandem when it is used for the silicon layer.A busca por fontes eficientes de energia renovável tem colocado as células fotovoltaicas em foco nos últimos anos. Através do aprimoramento das células de junção única de silício, seu limite teórico de eficiência (30%) está próximo de ser atingido, o que coloca em pauta a necessidade de uma nova geração de células PV. Devido à capacidade de superar este limite, com eficiências já reportadas superiores a 30% e limites teóricos de eficiência de cerca de 52%, as células tandem, ou células multi-junção, mostram-se como ótimas candidatas à terceira geração de células PV. Em particular, células tandem de perovskita e silício têm atraído especial atenção pelo seu potencial em atingir baixo custo e alta eficiência. Para que se promova o aumento de sua eficiência frente aos já alcançados, técnicas de gerenciamento de luz devem ser empregadas de modo a minimizar a reflexão e otimizar a absorção da luz incidente nas células. Para realizar tais feitos, estruturas capazes de realizar o confinamento de luz e otimizar a seletividade da radiação direcionada a cada célula devem ser buscadas. Através de simulações numéricas, o presente trabalho faz a análise de quatro casos de utilização de estruturas difrativas em células tandem, com o intuito de realizar aprisionamento de luz nas células de perovskita e/ou silício. Com isso, mostra que esta técnica só é eficiente para o aumento de eficiência da tandem quando direcionada à célula de silício.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMartins, Emiliano RezendeRocha, Michel Gaglioni2020-09-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-30072025-085440/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-07-30T13:57:02Zoai:teses.usp.br:tde-30072025-085440Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-07-30T13:57:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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Gerenciamento de luz em células tandem de perovskita e silício
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