Hybrid Modeling and Optimization of Cs 2 SiBr 6 Perovskite Solar Cells Using DFT, Machine Learning, and SCAPS‐1D Simulation

钙钛矿(结构) 光伏系统 材料科学 能量转换效率 兴奋剂 密度泛函理论 带隙 光电子学 功率(物理) 优化设计 计算机科学 太阳能 混合功能 功率损耗 光学 功率密度 优化算法 发电 可见光谱 透射率 钙钛矿太阳能电池 曲面(拓扑)
作者
Md. Rezwanul Islam,Md Faruk Hossain,Mohammad Kareem,Mahabur Rahman,Tanvir Al Galib,Ahmad Irfan,Aijaz Rasool Chaudhry,Md. Ferdous Rahman
出处
期刊:Advanced theory and simulations [Wiley]
卷期号:9 (3)
标识
DOI:10.1002/adts.202501685
摘要

ABSTRACT In this work, we investigate the structural, electronic, and optical characteristics of the lead‐free inorganic double perovskite Cs 2 SiBr 6 using first‐principles density functional theory (DFT) calculations. The results indicate that Cs 2 SiBr 6 possesses a direct bandgap of 1.82 eV, exhibits strong visible‐light absorption, and shows favorable electronic transition properties, confirming its potential as an effective solar absorber material. To further assess its photovoltaic applicability, SCAPS‐1D simulations are performed for different device configurations employing various hole transport layers (HTLs) such as Cu 2 O, CuSCN, Spiro‐OMeTAD, and CBTS within the FTO/SnS 2 /Cs 2 SiBr 6 /HTL/Au structure. Among these designs, the CBTS‐based configuration demonstrated the highest power conversion efficiency (PCE) of 19.40%. Device performance is further optimized by systematically adjusting absorber thickness, doping concentration, defect density, and operating temperature. Moreover, five machine learning (ML) regression algorithms are utilized to predict PCE outcomes, where Random Forest and XGBoost exhibited superior predictive accuracy. Overall, this study presents a comprehensive, hybrid methodology integrating DFT modeling, numerical device simulation, and ML‐based prediction, offering a robust strategy for the rational design and optimization of high‐efficiency, lead‐free perovskite solar cells.
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