Trans Tianjin Univ | 用SCAPS-1D模拟Sn基无HTM钙钛矿太阳能电池
PART01
文章信息
Eli Danladi1, Muhammad Kashif, Andrew Ichoja, Bikimi Bitrus Ayiya. Modeling of a Sn-Based HTM-Free Perovskite Solar Cell Using a One-Dimensional Solar Cell Capacitance Simulator Tool, Trans. Tianjin Univ.(2022), https://doi.org/10.1007/s12209-022-00343-w
Received: 22 August 2022 / Revised: 4 September 2022 / Accepted: 20 September
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https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-022-00343-w
PART02
本文亮点
1. 提出了一种基于锡基钙钛矿纳米晶和二氧化钛ETM的无HTM PSC，并使用SCAPS-1D软件进行模拟。
2. 研究了钙钛矿厚度、界面缺陷密度、温度和ETM对器件光伏性能的影响。模拟结果表明，PCE、Jsc和Voc分别提高了约32.10%、13.41%和19.02%。
3. 本研究可为开发生态友好、高效钙钛矿太阳能电池铺平道路。
PART03
背景及意义
锡基钙钛矿太阳能电池（PSC）是第三代太阳能电池，由于其环保特性，在光伏领域受到越来越多的关注。尽管取得了一些突破，但PSC的发展受阻于成本高及铅的毒性高。为了克服高毒性，以环保材料取代铅，如锡（Sn）、铋（Bi）和锗（Ge），其中以锡基钙钛矿最受关注。FASnI3是研究最多的，而MASnI3效率较好，本文提出了一种基于锡基钙钛矿纳米晶和二氧化钛ETM的无HTM PSC，利用一维太阳能电池电容模拟器（SCAPS-1D）软件，对基于三碘化甲基铵锡（CH3NH3SnI3）的无空穴传输材料PSC进行了数值模拟。研究了钙钛矿厚度、界面缺陷密度、温度和电子传输材料（ETM）对器件光伏性能的影响。PCE、Jsc和Voc分别提高了约32.10%、13.41%和19.02%。结果表明，基于Sn的无HTM PSC可以吸收入射光的光强，CH3NH3SnI3具有作为钙钛矿材料实现无毒可再生能源的潜力。
PART04
图文导读
图1 设备结构
图2 a光照和黑暗条件下的J–V曲线。b波长–QE曲线。c装置的能量剖面图和d距离–载流子密度曲线。
图3 a光照条件下不同吸收体厚度的J–V曲线。b在黑暗中吸收层厚度变化J–V图。c光子能量–QE曲线。d波长–QE曲线。e厚度–PCE和FF以及f不同吸收体厚度–Jsc和Voc。
图4 a不同界面缺陷密度的J–V曲线。b PCE和FF与界面缺陷的关系，c Jsc和Voc与界面缺陷密度的关系
图5 a J–V曲线随温度的变化。b PCE和FF与温度的关系。c Jsc和Voc与温度的关系
图6 a具有不同TiO2厚度的J–V曲线和b具有不同TiO2厚度的QE与波长的关系
图7 a PCE、b FF、c Jsc和d Voc随ETM厚度的变化
图8 光照和黑暗条件下优化的J–V曲线
PART05
通讯作者简介
Eli Danladi
Eli Danladi于2020年获得尼日利亚国防学院博士学位。他的研究兴趣是材料科学、设备建模、纳米材料及其在光伏设备、电池和超级电容器中的应用。
Transactions of Tianjin University
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