全无机无铅CsSnI3基钙钛矿太阳能电池的研究：通过SCAPS-1D仿真方法进行性能优化

《physica status solidi (a)– applications and materials science》：Exploration of All-Inorganic Pb-Free CsSnI3-Based Perovskite Solar Cells: Performance Optimization by SCAPS-1D Simulation Approach

CsSnI3基铅-free钙钛矿太阳能电池通过SCAPS-1D模拟研究，优化1μm厚度吸收层实现22.53%效率，分析受主密度、缺陷密度及温度影响后效率提升至27.03%。

　　

摘要

本研究利用SCAPS-1D仿真框架，对全无机、无铅的CsSnI₃基钙钛矿太阳能电池的性能进行了计算分析。该电池的器件结构为玻璃/FTO/TiO₂/CdS/CsSnI₃/CuSCN/Au。模型采用n-i-p平面结构，其中CdS和TiO₂双层作为电子传输层（ETL），CuSCN作为空穴传输层（HTL），Au作为背电极。CsSnI₃吸收层的厚度在250–1000纳米范围内变化。仿真结果显示，在优化后的吸收层厚度（1微米）下，该电池的性能参数如下：V_oc为773.2毫伏，J_sc为34.74毫安/平方厘米，填充因子（FF）为83.86%，功率转换效率（PCE）为22.53%。在400–800纳米光谱范围内，1微米厚的吸收层钙钛矿太阳能电池具有最高的量子效率。进一步研究了吸收层受主密度和缺陷密度的变化以及工作温度对电池性能的影响，优化后的电池参数为：V_oc为909.4毫伏，J_sc为34.79毫安/平方厘米，FF为85.43%，PCE为27.03%。本研究不仅有助于实验工作的进展，还为无铅、全无机CsSnI₃基钙钛矿太阳能电池的研发提供了创新策略，为未来的研究开辟了新的方向。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。