具有带状结构、高效且耐热的钙钛矿太阳能电池
光学
2025-09-04 v1 数学物理
math.MP
量子物理
摘要
尽管甲基硝酸铅碘化物 (MAPbI3) 基钙钛矿太阳能电池 (PSC) 具有前景的光电性质，但其商业化仍受制于界面能级错位、次优光吸收和热不稳定性。本文提出了一套综合性理论框架，通过集成电子与形貌工程，提高 MAPbI3 基 PSC 的功率转换效率 (PCE)。首先，为解决钙钛矿/HTL 界面处的界面重组和有效空穴提取问题，我们引入由 CuO 和掺杂 I2O5 的 Spiro-OMeTAD 组成的双层空穴传输层 (HTL)，显著改善了能级对齐和载流子选择性。综合有限差分时域 (FDTD) 光学分析与有限元法 (FEM) 电气与热建模的多物理仿真结果表明，优化的掺杂浓度和厚度参数可将 PCE 提高至 22.78%。然而，平面结构虽然易于制作且具可扩展性，但呈现较弱的近紫外和近红外吸收；而纳米结构则实现优异的光捕获，但制作工艺复杂度较高，凸显了需要平衡设计策略的必要性。为此，我们提出了分层椭圆形图案化太阳能电池 (HEPSC)，在整个器件堆叠中引入顶层椭圆形纳米结构。该设计实现了活性层中宽带光捕获和光致约束，同时通过几何上可实现的结构化保持了制作可行性。
引用
@article{arxiv.2509.03146,
title = {Hierarchically structured, high-efficiency and thermally robust perovskite solar cells with band-engineered double-hole layers},
author = {Md. Faiaad Rahman and Arpan Sur and Ahmed Zubair},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.03146},
year = {2025}
}