Оптимізація матеріалу транспортного шару дірок для ефективного сонячного елемента на основі безсвинцевого подвійного перовскіту Cs2AgBiBr6 за допомогою чисельного моделювання

Автори S. Das , M.G. Choudhury , S. Paul
Приналежність

Advanced Materials Research and Energy Application Laboratory (AMREAL), Department of Energy Engineering, North-Eastern Hill University, Shillong-793022, India

Е-mail paulsamrat17@gmail.com
Випуск Том 14, Рік 2022, Номер 3
Дати Одержано 24 березня 2022; у відредагованій формі 25 червня 2022; опубліковано online 30 червня 2022
Посилання S. Das, M.G. Choudhury, S. Paul, Ж. нано- електрон. фіз. 14 № 3, 03012 (2022)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.14(3).03012
PACS Number(s) 88.40.jp
Ключові слова Подвійний перовскіт (3) , ETL, HTL (2) , SCAPS-1D (15) , Коефіцієнт заповнення (2) , Квантова ефективність.
Анотація

Безсвинцеві подвійні перовскіти нещодавно стали перспективним альтернативним матеріалом для застосування в сонячних елементах, демонструючи обнадійливі оптоелектронні властивості, високу екологічну стабільність і низьку токсичність. У статті повідомляється про вплив різних матеріалів транспортного шару дірок на фотоелектричні характеристики сонячних елементів на основі безсвинцевих подвійних перовскітів. Оптимізація транспортних шарів дірок (HTLs) здійснюється шляхом кореляції напруги холостого ходу (Voc) із вбудованим потенціалом (Vbi). Результати моделювання показали, що вище значення Vbi призвело до більшого значення Voc. Також встановлено, що для правильного вибору HTLs, EV_HTL (максимум валентної зони HTL) і φBC (робота виходу зворотного контакту) не повинні бути набагато глибшими, ніж EV_PVK (максимум валентної зони подвійного перовскітного шару), щоб уникнути втрат Vbi. У дослідженні було розроблено пристрій FTO/TiO2/Cs2AgBiBr6/HTLs/Cu, і його одновимірне моделювання та аналіз було проведено симулятором ємності сонячних елементів (SCAPS-1D). Для роботи використано активний шар 0,3 мкм. Ефективність перетворення фотоелектричної енергії (PCE), Voc, Jsc і FF були отримані за допомогою чисельного моделювання. Виявлено, що найбільш підходящим матеріалом транспортного шару дірок є Spiro-OMeTAD. Крім того, в оптимізованих умовах PCE приладу зросла до 3,75 %. Оптимізовані фотоелектричні характеристики пристрою такі: напруга холостого ходу Voc = 7,2412 В, густина струму короткого замикання Jsc = 8,02965 мА/см2 і коефіцієнт заповнення FF = 6.45 %. В цілому, обнадійливі результати моделювання, отримані в даному дослідженні, дадуть вказівки щодо заміни широко використовуваного канцерогенного перовскіту на основі Pb екологічно чистими, високоефективними неорганічними перовскітними сонячними елементами.

Перелік посилань