使用SCAPS-1DD进行无无机矿太阳能电池的数值模拟和性能优化
Sujan Banik1, Arnob Das1, Barun K Das1
1Department of Mechanical Engineering, Rajshahi University of Engineering and Technology, Rajshahi-6204, Bangladesh.
Heliyon
|January 25, 2024
概括
这项研究探讨了使用-二甲酸的无矿太阳能电池,达到20.96%的效率. 模拟确定了商业可行性的最佳孔和电子传输层.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 太阳能光伏发电是如何实现的
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
背景情况:
- 合物矿矿太阳能电池提供高效率,但存在毒性问题.
- 为了更安全的光伏设备,正在研究无替代品,如二甲 (Cs3Bi2I9).
- Cs3Bi2I9的独特特性需要仔细选择孔输送层 (HTL) 和电子输送层 (ETL).
研究的目的:
- 为了比较基于Cs3Bi2I9的矿石太阳能电池的各种HTL和ETL材料的性能.
- 为潜在的商业化设计新的矿太阳能电池 (PSC) 配置.
- 优化设备参数以提高功率转换效率 (PCE).
主要方法:
- 使用SCAPS-1D的设备模拟被用来分析不同的HTL/ETL组合.
- 评估了性能指标,包括开路电压,短路电流,PCE和填充因子 (FF).
- 基于模拟结果设计了新的PSC配置.
主要成果:
- 最佳配置实现了20.96%的最大效率.
- 最有效的配置包括ITO/WS2/Cs3Bi2I9/NiO/Au.
- 优化的参数包括400纳米的Cs3Bi2I9厚度,2.1 eV的带间距,10^12 cm^-3的吸收器缺陷密度,10^18 cm^-3的ETL供体密度和10^20 cm^-3的HTL受体密度.
结论:
- 该研究成功地确定了无Cs3Bi2I9矿太阳能电池的有希望的HTL和ETL材料.
- 模拟的ITO/WS2/Cs3Bi2I9/NiO/Au配置显示出商业PSC开发的巨大潜力.
- 建议进行进一步的实验研究,以验证这些模拟发现的实际应用.
