铅基卤化物钙钛矿太阳电池的模拟研究

作者：肖建敏; 袁吉仁^*; 王鹏; 邓新华; 黄海宾; 周浪

来源：人工晶体学报, 2022, 51(06): 1051-1058.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2022.06.011

• 掺镉硫化锌
• 氧化亚铜
• 铅基卤化物
• 钙钛矿太阳电池
• 转换效率
• SCAPS-1D
• 缺陷态密度

多元硫化物Cd0.5Zn0.5S和氧化亚铜Cu2O载流子迁移率较大，且其制作工艺相对于传统的电子传输层和空穴传输层更为简单，因此这两种材料在钙钛矿太阳电池中具有很好的应用潜力。本文利用SCAPS-1D软件对以Cu2O和Cd0.5Zn0.5S为传输层、以铅基卤化物钙钛矿为吸收层的太阳电池进行模拟，主要研究了该器件的材料厚度、掺杂浓度、禁带宽度等因素对太阳电池性能的影响。结果表明：当光吸收层(CH3NH3PbI3)厚度开始增大时电池性能逐渐提高，但是增大到一定厚度时，电池性能下降，光吸收层的最佳厚度为400 nm;当光吸收层的缺陷态密度小于1.0×1014 cm-3时，缺陷态密度对电池性能的影响比较小；此外，铅基卤化物钙钛矿的禁带宽度对电池性能有重要影响，最佳禁带宽度为1.5 eV左右。通过模拟，得到了优化后的性能参数为：开路电压为1.010 V,短路电流密度为31.30 mA/cm2,填充因子为80.01%,电池转换效率为25.20%。因此，Cu2O/CH3 NH3PbI3/Cd0.5Zn0.5S钙钛矿太阳电池是一种很有发展潜力的光伏器件。

• 单位
  南昌大学; 材料学院