甘永进 蒋曲博 覃斌毅 毕雪光† 李清流

1) (玉林师范学院,物理与电信工程学院,玉林 537000)

2) (桂林电子科技大学,广西光电信息处理重点实验室,桂林 541004)

锡基钙钛矿太阳能电池可避免铅元素对环境带来的污染,近年来已成为光伏领域的研究热点.本文以SCAPS-1D 太阳能电池数值模拟软件为平台,对不同电子传输层和不同空穴传输层的锡基钙钛矿太阳能电池器件的性能进行数值仿真对比,从理论上分析不同载流子传输层的锡基钙钛矿太阳能电池的性能差异.结果显示,载流子传输层与钙钛矿层的能带对齐对电池性能至关重要.电子传输层具有更高的导带或电子准费米能级以及空穴传输层具有更低的价带或空穴准费米能级时,对电池输出更大的开路电压有促进作用.另外,当电子传输层的导带高于钙钛矿层导带或钙钛矿层的价带高于空穴传输层的价带时,钙钛矿层与载流子传输层界面形成spike 势垒,界面复合机制相对较弱,促使电池获得更佳的性能.当Cd0.5Zn0.5S 和MASnBr3 分别作为电子传输层和空穴传输层时,与其他材料相比,获得了更优的输出特性: 开路电压Voc = 0.94 V,短路电流密度Jsc = 30.35 mA/cm2,填充因子FF = 76.65%,功率转换效率PCE = 21.55%,可认为Cd0.5Zn0.5S 和MASnBr3 是设计锡基钙钛矿太阳能电池结构合适的载流子传输层材料.这些模拟结果有助于实验上设计并制备高性能的锡基钙钛矿太阳能电池.

1 引 言

因钙钛矿材料具有较长的电子-空穴扩散长度、较大的光学吸收系数、较强的激子跃迁及……