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使用多种电子传输材料的无机无铅CsSnBr3钙钛矿太阳能电池的优化和性能分析
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2024-04-19 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.4c00953 Shazia Akhtar Dar 1 , Brajendra Singh Sengar 1
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2024-04-19 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.4c00953 Shazia Akhtar Dar 1 , Brajendra Singh Sengar 1
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钙钛矿太阳能电池(PSC)的功率转换效率在短时间内迅速提高,带来了与铅(Pb)相关的不稳定性和毒性相关的挑战,阻碍了其商业可行性的进展。为此,对无铅替代品(例如 CsSnBr 3)的探索引起了广泛的研究关注。 CsSnBr 3因其经济性、强大的稳定性和令人印象深刻的效率而成为太阳能电池技术中吸收层角色的极具前景的竞争者。在本研究中,采用CsSnBr 3作为吸收层,Cu 2 O作为空穴传输层(HTL),TiO 2、PCBM、WS 2、ZnO、SnO 2和IGZO作为电子传输层(ETL)。这项工作的重点是使用 SCAPS-1D 数值模拟增强 CsSnBr 3基 PSC的光伏 (PV) 性能参数。这是通过优化光吸收层、ETL 和 HTL 的特性(厚度、掺杂和缺陷密度)来实现的。此外,还研究了掺杂和缺陷密度( N t )对CsSnBr 3 /ETL和HTL/CsSnBr 3界面处PV性能的影响。器件架构的性能受到吸收层厚度、受主密度、缺陷密度以及各种 ETL 和 HTL 组合的显着影响。采用TiO 2、PCBM、WS 2、ZnO、SnO 2和IGZO ETL 的优化器件的PCE 分别为21.64、21.94、22.43、21.94、21.94 和21.88%。此外,该研究还包括六种优化器件的电容效应说明和莫特-肖特基 (M-S) 分析,并辅以相应J - V和 QE 特性的计算。然后将通过彻底分析获得的光伏性能与之前发表的基于 CsSnBr 3的 PSC 的理论和实验结果进行比较。使用 wxAMPS 仿真工具对排名前六的器件的性能进行了验证和比较。通过采用各种分析技术和理论模拟,开发了一种优化的配置,使用任意模拟方法对掺铟锡氧化物/TiO 2 /CsSnBr 3 /Cu 2实现了迄今为止报道的最高效率 22.43% O/Au 配置。
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更新日期:2024-04-19
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