掺杂控制 Cs(SnGe)I3 无铅钙钛矿太阳能电池效率的综合数值分析
材料科学
2025-02-25 v2
摘要
排除铅和有机分子从钙钛矿材料中是防止毒性和提高材料稳定性的有效方法。具体而言，CsSn1-xGexI3 似乎是一个值得期待的备选方案；然而，它需要优化，特别是通过掺杂浓度修改来调整带隙。在本研究中，我们采用密度泛函理论（DFT）全面分析了通过在 B 位原子上变化组成来影响 CsSn1-xGexI3 电子属性的光物质相互作用调谐。我们使用太阳能电池 capacitance（SCAPS-1D）模拟器来计算器件性能；然而，它使用一种简化的数学函数来计算吸收光谱，这与实际光谱近似。为实现量子力学水平的准确性，我们将 DFT 提取的参数（如吸收光谱和带隙）输入到 SCAPS-1D。我们发现，增加 Ge 掺杂浓度会导致更高的带隙和改进的吸收轮廓，从而增强太阳能转换效率。还通过有限差分时域（FDTD）框架对优化器件进行热力学和场分布分析。通过优化吸收层以 75% 的 Ge 掺杂浓度，我们实现了惊人的 23.80% 的光电转化效率（PCE）。我们的发现指导未来研究在设计高性能非铅卤化物 PSCs 的方面，为通过原子掺杂调谐的钙钛矿吸收层 paving the way 低成本、稳定且高效的太阳能电池。
引用
@article{arxiv.2502.07260,
title = {Comprehensive numerical analysis of doping controlled efficiency in lead free Cs(SnGe)I3 perovskites solar cell},
author = {Nazmul Hasan and M. Hussayeen Khan Anik and Mohammed Mehedi Hasan and Sharnali Islam and Alamgir Kabir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.07260},
year = {2025}
}