基于SCAPS-1D和COMSOL的高效无铅NaSiCl3钙钛矿太阳能电池器件级工程与优化（开放获取）

《Materials Advances》：Device-Level Engineering and Optimization of High efficiency Lead-Free NaSiCl3 Perovskite Solar Cells using SCAPS-1D and COMSOLOpen Access

　　

本研究使用SCAPS-1D框架对无铅NaSiCl?钙钛矿作为一种高效的薄膜太阳能电池吸光材料进行了全面的数值研究，并结合COMSOL Multiphysics进行了对比分析。在本研究中，我们系统地考察了四种不同的电子传输层（ETL）与七种不同的空穴传输层（HTL）的组合，确定了一种基本结构，其构型为'玻璃/FTO/WS?/NaSiCl?/CNTS/金属电极'。在理想化模拟条件下，优化后的器件实现了最高28.01%的功率转换效率（PCE），开路电压（VOC）、短路电流密度（JSC）和填充因子（FF）分别达到优异的0.9943 V、34.63 mA/cm2和81.32%。在研究过程中，吸光层的厚度保持在1 μm，电荷传输层（ETL和HTL）的厚度为0.1 μm，以提供模拟的公共参考结构。此外，还进行了额外的优化参数设置，如吸光层缺陷密度为10¹⁴ cm?3，HTL/吸光层和吸光层/ETL界面的缺陷密度为10¹² cm?2，ETL的施主密度为10¹⁹ cm?3，HTL的受主密度为10¹⁹ cm?3。随后，评估了从270 K到510 K的温度依赖性能，其中300 K作为标准参考工作条件。此外，还对SCAPS-1D和COMSOL Multiphysics仿真进行了对比评估，以验证所获得结果的一致性和可靠性。对层厚度和缺陷密度的额外优化显著提升了器件性能。总体而言，这些数值预测性能表明NaSiCl?是一种极具前景的下一代光伏应用材料，它们为开发更高效太阳能电池提供了宝贵的指导。

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? 2026 The Author(s). Published by the Royal Society of Chemistry

2026

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