基于SCAPS-1D仿真的CdTe/C2N/SnO2三层结构光伏电池设计与性能优化研究

研究人员通过Solar Cell Capacitance Simulator-1D（SCAPS-1D）仿真平台，创新性地将二维材料C2N作为缓冲层、SnO2作为窗口层，与CdTe吸收层构建三层光伏结构。系统分析了各层厚度、缺陷密度及温度对性能的影响，最终获得22.41%的功率转换效率（PCE）和1.07 V开路电压（VOC），为低成本太阳能收集技术提供了新思路。

　　

这项研究利用太阳能电容仿真器(SCAPS-1D)对碲化镉(CdTe)基光伏电池进行建模，创新性地采用二维氮化碳(C₂N)作为缓冲层、氧化锡(SnO₂)作为窗口层，构建了三明治结构的光伏器件。通过精确调控吸收层厚度(纳米级)、缺陷密度(载流子复合中心)以及环境温度等参数，研究团队成功将电池性能优化至突破性水平——22.41%的功率转换效率(PCE)配合1.07伏特的开路电压(V_OC)，23.59毫安/平方厘米的短路电流密度(J_SC)以及88.51%的填充因子(FF)。该成果不仅验证了新型二维材料在光伏领域的应用潜力，更为大规模生产低成本、高效率的太阳能收集装置提供了理论依据和技术路线。值得注意的是，温度敏感性测试揭示了该器件在宽温域范围内的稳定性优势，这对实际环境应用具有重要指导意义。