Optimization and Performance Improvement of CsSnGeI3 All-Inorganic Lead-Free Thin-Film Perovskite Solar Cell through Numerical Simulation

钙钛矿(结构) 能量转换效率 材料科学 光伏系统 带隙 开路电压 太阳能电池 光电子学 薄膜 钙钛矿太阳能电池 有机太阳能电池 化学工程 纳米技术 电气工程 电压 工程类
作者
Tajreen Ferdoush,Chaity Saha,Mahdee Nafis,M. Mofazzal Hossain
标识
DOI:10.1109/icue55325.2022.10113523
摘要

Among different routes of the generation of electrical power, solar photovoltaic is one of the most promising and trusted technology. Organic, organic-inorganic hybrid lead-based perovskite compounds are becoming commercially appealing as absorber materials in the majority of perovskite solar cells due to high PCE (power conversion efficiency), low cost, availability of materials, and ease of production. However, as mentioned above, lead-based organic perovskite solar cells are unstable in open space. Nowadays, Sn-based inorganic perovskites are becoming more popular than lead-based perovskites as Pb-based perovskite solar cells are toxic and not environment-friendly. In this study, the thickness, doping density, defect density, energy bandgap of the absorber, and ETL (electron transport layer) and HTL (hole transport layer) materials of the cell are optimized using SCAPS-1D simulator. The final structure is FTO/ZnO/CsSnGeI3/NiO/Cu2O, where FTO works as TCO (transparent conducting oxide) layer. The optimized structure offered an open-circuit voltage (V oc ) of 1.245V, a short-circuit current (J sc ) of 28.189 mA/cm 2 , a Fill Factor (FF) of 89.97%, and an overall PCE of 31.57%. According to the literature, this is the highest PCE for the CsSnGeI3 perovskite solar cell with all-inorganic layers. The proposed optimized structure will pave the path for the fabrication of low-cost, environment friendly and stable perovskite solar cell.

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