探索无Ca3BiCl基于矿的太阳能电池:使用DFT和SCAPS-1D进行电荷传输层的计算比较
Bipul Chandra Biswas1, Asadul Islam Shimul1, Avijit Ghosh2
1Department of Electrical and Electronic Engineering, Gopalganj Science and Technology University, Gopalganj, Bangladesh.
Journal of computational chemistry
|September 18, 2025
概括
甲化显示出太阳能电池的前景. 通过WS2和P3HT进行优化,它实现了27.54%的功率转换效率,证明了高效光伏设备的潜力.
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:
- 甲化 (Ca3BiCl3) 是一种可访问的,无毒的材料,具有光伏应用的潜力.
- 目前的研究重点是优化高效太阳能电池 (SC) 的吸收材料.
研究的目的:
- 通过使用DFT,研究Ca3BiCl3的结构,光学和电气特性.
- 探索不同孔输送层 (HTL) 和电子输送层 (ETL) 对基于Ca3BiCl3的SC性能的影响.
- 为数值分析和优化Ca3BiCl3 SCs,以获得最大功率转换效率 (PCE).
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 使用CASTEP模块进行材料特性计算.
- 使用基于半导体方程的太阳能电池容量模拟器 (SCAPS-1D) 的数值模拟.
- 综合性参数分析,包括层厚,兴奋剂,温度和缺陷密度.
主要成果:
- 优化的Ca3BiCl3SCs与WS2 (ETL) 和P3HT (HTL) 实现了最大的PCE 27.54%.
- 这种配置产生的短路电流密度 (JSC) 为23.393mA/cm2,开路电压 (VOC) 为1.313V,填充系数 (FF) 为89.64%.
- 参数分析确定了影响SC性能的关键因素,包括缺陷密度和阻力.
结论:
- Ca3BiCl3是高效太阳能电池的一个有前途的吸收材料.
- Ca3BiCl3与WS2和P3HT的组合为先进的矿异构SCs提供了一个可行的途径.
- 进一步优化运输层和材料参数可以提高光伏性能.
