同质结钙钛矿太阳能电池性能优化研究

基于太阳能电池模拟软件SCAPS-1D,设计了结构为FTO/Nb2O5/n型MAPbI3/p型MAPbI3/Cu2O/Au的同质结钙钛矿太阳能电池.为达到优化电池性能的目的,探讨了钙钛矿活性层的厚度和缺陷态密度以及载流子传输层和钙钛矿活性层界面的缺陷态密度对电池性能的影响.由仿真结果知,适当增加n型MAPbI3的厚度可增强对光子的有效吸收从而提升电池性能,但当n型MAPbI3的厚度大于载流子扩散长度时,载流子复合增强导致电池性能降低.随着n型MAPbI3的缺陷态密度不断增加,相当于引入了更多的载流子复合中心,因此电池性能逐渐变差.相比n型MAPbI3,由于p型MAPbI3置于n型MAPbI3的背面,其厚度及缺陷态密度的变化对电池性能影响较弱.随着界面层缺陷态密度的增加,光生载流子运输受到阻碍,复合增强从而限制了电池的性能提升,相比p型MAPbI3和Cu2O之间的界面而言,Nb2O5和n型MAPbI3之间的界面缺陷态密度对电池性能影响效果更明显.通过参数优化,提升了电池的输出性能,优化后电池的开路电压、短路电流密度、填充因子及效率分别为1.22V、23.46 mA/cm2、88.35％和 25.20％.