基于 SCAPS-1D 的高效甲胺锡碘/单壁碳纳米管叠层太阳能电池模拟

《Crystal Research and Technology》：Simulation of a High-Efficiency MASnI3/SWCNT Tandem Solar Cell Using SCAPS-1D

　　

摘要

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能与其吸收和利用入射阳光的能力密切相关。在本工作中，我们设计并模拟了一种 MASnI₃/单壁碳纳米管（SWCNT）串联太阳能电池。与使用基于硅的底部电池的传统配置不同，提出的无铅 MASnI₃/SWCNT 架构采用 SWCNT 作为基于碳的底部吸收体，以增强通过 MASnI₃ 顶部子电池传输的长波长光子的利用。模拟是使用一维太阳能电池电容模拟器（SCAPS-1D）进行的，其中顶部和底部子电池被分别建模，并在电流匹配条件下被视为两个串联二极管。顶部子电池采用 FTO/TiO₂/MASnI₃/Au 结构，不含空穴传输层，而底部子电池使用 ITO/ZrS₂/SWCNT/Au 结构。关键参数，包括电子传输层特性、吸收层厚度、缺陷密度和掺杂浓度，均经过优化。在优化配置下，使用 400 nm 的 MASnI₃ 层和带隙为 1.0 eV 的 2 μm SWCNT 层，串联电池实现了 ??oc 为 1.69 V，??sc 为 22.13 mA cm^?2，FF 为 84.68%，PCE 为 31.67%。这些结果表明，MASnI₃/SWCNT 架构为高效无铅串联光伏器件提供了一种有前景的数值设计策略。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可根据合理请求从通讯作者处获得。