Cu2MnSnS4/FeSi2 双吸收器太阳能电池的高效数值建模
材料科学
2025-11-14 v1
摘要
双吸收器太阳能电池通过扩展光谱吸收和最小化热化损失，代表了超越单结体系效率限制的有前景的方案。在地球丰富的薄膜材料中，锂酸盐类材料引起了广泛关注，但经研究的 Cu2ZnSnS4（CZTS）仍面临离子位错和次相形成的挑战。用 Mn 替代 Zn 中的 Zn 可缓解这些限制，提高阳离子有序度和电子质量，同时保持有利的光学特性。然而，尽管具备潜力，CMTS 在多吸收器配置中仍鲁atively 未被探索——仅有一项研究报道了基于 CMTS 的双吸收器器件。本文采用 1D 太阳能电池电容模拟器（SCAPS-1D）对 CMTS-FeSi2 双吸收器薄膜太阳能电池进行全面数值研究。FeSi2 具有狭窄带隙（0.87 eV）和强近红外吸收，作为理想的下层吸收器可与 CMTS 配合，实现更广泛的光谱利用。该研究系统性地检验了几何参数、电子参数和界面参数对载流子传输及整体器件性能的影响。经优化后的器件实现了惊人的 34.9% 的功率转换效率，其中 VOC = 0.79 V、JSC = 51.07 mA/cm2，填充因子为 85.91%。这些结果表明，将 FeSi2 与 CMTS 集成不仅提高了载流子收集和光谱采集，还为实现高效、可持续且环保的薄膜光伏技术开辟了新道路。
引用
@article{arxiv.2511.10009,
title = {Numerical Modeling of Cu2MnSnS4/FeSi2 Dual-Absorber Solar Cell Achieving High Efficiency},
author = {Hasib Md Abid Bin Farid and Md Tashfiq Bin Kashem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.10009},
year = {2025}
}