全钙钛矿叠层太阳能电池的载流子传输层材料设计

作者：汪涛; 肖贵将; 易茂祥

来源：中国科技论文在线精品论文, 2021, 14(04): 478-491.

• 光学
• 全钙钛矿叠层太阳能电池
• 空穴传输层(HTL)
• 电子传输层(ETL)
• TCAD Atlas
• 电流限制

全钙钛矿叠层太阳能电池（all perovskite tandem solar cell,AP-TSC）拥有巨大的潜力可突破单结Shockley-Queisser限制，但高质量空穴传输层（hole transport layer,HTL）和电子传输层（electron transport layer,ETL）的缺失阻碍了叠层电池的发展。本文利用TCAD Atlas软件对AP-TSC的四种载流子传输层进行优化设计，即顶部HTL、顶部ETL、底部HTL和底部ETL.结果表明，在聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸(poly（3,4-ethylenedioxythiophene）/poly（styrenesulfonate）,PEDOT:PSS)、2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴(2,2',7,7'-tetrakis[N,N-di（4-methoxyphenyl）amino]-9,9'-spirobifluorene,Spiro-OMETAD)、CuI、CuO、NiO和CuSCN中，NiO是最适合的顶部HTL和底部HTL材料。在C60、SnO2、TiO2、ZnO、[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯(（6,6）-phenyl-C61 butyrie acid methyl ester,PCBM)和CdS中，SnO2和ZnO分别是最合适的顶部ETL和底部ETL材料。此外，钙钛矿厚度对电池效率的影响研究得出，无电流限制下FA0.8Cs0.2Pb(I0.7Br0.3)3和MAPb0.5Sn0.5I3的厚度拟合方程为y=0.75x-35.通过材料设计和钙钛矿厚度优化，在异质结界面复合速率为1 000 cm/s时，AP-TSC依然实现了32%的效率。

• 单位
  合肥工业大学