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Improving the Photoelectric Conversion Efficiency of Cs2TiBr6-Based Perovskite Solar Cells Using a Theoretical Simulation Method

钙钛矿(结构) 材料科学 能量转换效率 光电子学 钙钛矿太阳能电池 太阳能电池 光电效应 接口(物质) 计算机科学 化学 结晶学 毛细管数 复合材料 毛细管作用
作者
Tingfeng Wang,Shuang Li,Hong‐En Wang
出处
期刊:Energy & Fuels [American Chemical Society]
卷期号:38 (11): 10216-10224 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.energyfuels.4c00999
摘要

While lead-based perovskites stand out as a highly promising material for solar cells, there remains a notable concern related to the possibility of lead leakage. This study utilized the solar cell simulation software SCAPS-1D to explore strategies for enhancing the efficiency of lead-free perovskite solar cells (PSCs) and to elucidate the corresponding theoretical mechanisms. A model of the n–i–p FTO/TiO2/Cs2TiBr6/P3HT/Au structure was developed. Employing various modification strategies in experimental setups, the impact of crucial parameters on device performance was investigated by manipulating specific variables. This systematic approach allowed for the identification of the most optimal parameter configuration for enhanced device performance. The device performance was thoroughly examined by evaluating key parameters such as transport layer mobility, energy-level matching properties, interface defect concentration, interface capture cross-section area, and perovskite defect density/thickness. The investigation revealed that a substantial enhancement in device performance can be achieved by minimizing the defect density in the perovskite, augmenting the mobility of the transport layer, refining the energy-level alignment with the perovskite, and reducing the interface capture area. The device simulation ultimately resulted in a conversion efficiency of 16.86%. This study provides valuable guidelines for the research and development of novel lead-free double PSCs.
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