高效无 HTL 的 Sm$_2$NiMnO$_6$ 基钙钖矿太阳能电池：SCAPS-1D 研究

向可持续能源转型加速了对钙钖矿太阳能电池（PSCs）作为下一代光伏材料的研究。尽管其在效率方面表现突出，但 PSCs 的商业化仍受到铅中毒和材料不稳定性的制约。本研究探讨了一种无铅的铕基双钙钖矿氧化物 Sm$_2$NiMnO$_6$（SNMO）作为活性吸收层用于一种创新的无 HTL 垂直 PSC 架构。通过 SCAPS-1D 模拟，我们优化了器件配置，实现功率转换效率（PCE）为10.93%，开路电压（VOC）为0.8 V，短路电流密度（JSC）为16.46 mA/cm2，填充因子（FF）为82.14%。我们证明，增加 SNMO 吸收层厚度可增强红色光谱区域（约620 nm）的光捕获，将外部量子效率（EQE）峰值从 50 nm 厚度下的380 nm 位移至约 1 um 下的620 nm。我们还考察了各种电子传输层（ETL），发现氧化�tin 氧化物（ITO）表现出优异的光伏性能，由于其出色的导电性和与 SNMO 能带匹配，PCE 可提升至约12.6%。这些发现表明 SNMO 作为环保型 PSCs 的吸收材料具有前景，为 cheaper、更简单、可规模化且可持续的光伏解决方案铺平了道路。本 work 强调了 HTL-free 架构在降低成本和复杂性的同时保持竞争性效率方面的潜力，为推进无铅太阳能技术的进一步发展提供了重要一步。