新兴的BaZrS3和Ba(Zr,Ti) S3基矿太阳能电池:一种数值方法来实现设备工程和解锁效率
Eupsy Navis Vincent Mercy1, Dhineshkumar Srinivasan1, Latha Marasamy1
1Facultad de Química, Materiales-Energía, Universidad Autónoma de Querétaro, Santiago de Querétaro, Querétaro C.P. 76010, México.
ACS omega
|February 5, 2024
概括
这项研究探讨了硫化二氧化 (BaZrS3) 矿太阳能电池,通过设备工程和合金来提高光吸收和电荷传输,实现32.58%的功率转换效率 (PCE).
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 硫化酸二氧化 (BaZrS3) 矿由于其独特的特性,对太阳能吸收器应用具有前景.
- 关于BaZrS3在光伏设备中的适用性,还没有先前的实验研究.
- 理论设备工程对于成功制造基于BaZrS3的太阳能电池至关重要.
研究的目的:
- 从理论上研究和优化基于BaZrS3的太阳能电池设备配置.
- 探索电子和孔输送层 (ETL和HTL) 对设备性能的影响.
- 为了确定高功率转换效率 (PCE) 的最佳材料参数和组成.
主要方法:
- 使用SCAPS-1D软件模拟了782个不同的BaZrS3设备配置.
- 不同厚度,载体度和BaZrS3,ETL和HTL的缺陷密度.
- 研究了Ti合金在BaZrS3吸收层中的作用.
主要成果:
- 优化 BaZrS3 吸光器厚度,增加了 2.31 倍的光吸收.
- 增加载体度将内置电位提升到1.68V,减少了电荷载体积累.
- 在一个Ti合金Ba(Zr0.96,Ti0.04) S3装置中,达到32.58%的最大PCE,具有优化的ETL/HTL (ZrS2/SnS/Pt).
结论:
- 设备结构的优化,包括ETL/HTL选择和吸收器特性,显著提高了BaZrS3太阳能电池的性能.
- 在BaZrS3中合金扩展近红外吸收,导致更高的PCE.
- 这项理论工作为实验实现高效率BaZrS3光伏设备提供了路线图.
