在户外环境下，通过仿真驱动的带隙优化方法对吸收层Csx (FA0.88MA0.12)1?x Pb(I1?yBry)3进行优化，以实现25.8%效率的n-i-p太阳能电池

《Energy Technology》：Simulation-Driven Bandgap Optimization of Absorber Layer Csx (FA0.88MA0.12)1?x Pb(I1?yBry)3 for 25.8% Efficient n-i-p Solar Cells Under Outdoor Setup

钙钛矿太阳能电池通过阳离子工程和卤素掺杂调控带隙（1.58–1.74 eV），结合SnO?/TiO?电子传输层和Spiro-OMeTAD/NiO?空穴传输层优化，在理想条件下实现27%以上转换效率，模拟户外条件达25%以上，为薄膜n-i-p电池工业化提供新思路。

　　

摘要

本研究通过综合模拟，探讨了通过阳离子工程和卤素调控来优化三价阳离子（CsFAMA）混合卤化物（I, Br）钙钛矿太阳能电池的方法。以Cs_x(FA_0.88MA_0.12)_1?xPb(I_1?yBr_y)₃作为吸收层，实现了1.58–1.74 eV的可调带隙范围。鉴于三价阳离子钙钛矿的卓越稳定性，本研究旨在确定适用于单结太阳能电池的最佳带隙和材料性能，确保其能够在实际的薄膜n-i-p太阳能电池工业应用中得到推广。对多种空穴传输/选择性层（HTLs），包括Spiro-OMeTAD、CuSCN、Cu₂O和NiO_x，以及电子传输/选择性层（ETLs），如SnO₂和TiO₂，进行了全面评估。该分析不仅限于标准的J-V特性测量，还结合了C-V和I-S测量，以揭示复杂的器件物理机制——这一方面在当前研究中常常被忽视。其中，采用TiO₂作为ETL、NiO_x作为HTL的器件在理想工作条件下展现了超过27%的功率转换效率（PCE），在模拟的户外条件下PCE也超过了25%，且带隙为1.58 eV。这些令人印象深刻的研究结果凸显了经过精心优化的钙钛矿组分的巨大潜力，预示着高效、具有商业可行性的太阳能电池技术的新时代。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。