Cs2AgBiBr6 双钙钛矿太阳能电池的三维光电模拟
材料科学
2026-02-18 v1 应用物理
摘要
尽管铅自由钙钛矿光伏技术取得了显著进展，但在实现环境安全性与高光电性能之间的平衡仍具有挑战。无机双钙钛矿 Cs2AgBiBr6 因其稳健的三维晶体结构和适合可见光范围的带隙而成为具有前景的候选材料。然而，迄今为止报道的 Cs2AgBiBr6 太阳能电池最佳功率转换效率（PCE）——实验测得为 6.37%，数值模拟为 27.78%——仍低于模型预测的理论性能潜力，主要归因于次优电荷传输层和界面相关的复合损失。本文采用在 COMSOL Multiphysics 中实现的三维有限元法（FEM），将光学模拟与半导体漂移扩散传输耦合，以填补这一空白。据我们所知，本工作是对双卤化物钙钛矿太阳能电池进行全面的三维 FEM 研究。对 25 种电荷传输层（ETL）-空穴传输层（HTL）组合进行筛选，识别出 CeO2 和 P3HT 为最佳 ETL 和 HTL。进一步通过系统性变更层厚度、掺杂浓度和缺陷密度（在 FTO/CeO2/Cs2AgBiBr6/P3HT/Au 结构中）来分析器件性能。经过优化参数，模拟器件的 PCE 达到 31.76%，相当于模型预测的理论上限。总体而言，本工作表明三维物理基础的器件工程是克服铅自由双钙钛矿光伏效率瓶颈的决定性路径。
引用
@article{arxiv.2602.15759,
title = {Three-Dimensional Optical-Electrical Simulation of Cs2AgBiBr6 Double Perovskite Solar Cells},
author = {Md Shanian Moed and Adnan Amin Siddiquee and Md Tashfiq Bin Kashem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.15759},
year = {2026}
}