Theoretical study of photovoltaic performance for inverted halide perovskite solar cells

正式MAPbI₃ (MA = CH₃NH₃⁺)太阳能电池存在明显的电滞效应现象, 这严重影响其光伏性能, 而反式结构的电池能有效压低电滞效应. 使用AMPS-1D程序对反式MAPbI₃太阳能电池进行系统理论模拟和优化, 分别用Cu₂O, CuSCN, NiO_x作为空穴传输材料, 用PC₆₁BM, TiO₂, ZnO作为电子传输材料. 数值模拟反式电池光伏性能随MAPbI₃材料厚度变化的情况, 结果显示ITO/NiO_x/MAPbI₃/ZnO(或TiO₂)/Al太阳能电池的光伏性能最好. ITO的功函数从4.6 eV增加到5.0 eV能显著地提高Cu₂O—基和CuSCN—基反式MAPbI₃太阳能电池的光伏性能, 但对NiO_x—基电池光伏性能的提升却很小. 实验上ITO功函数更合理范围为4.6—4.8 eV, 当ITO功函数达到4.8 eV时NiO_x —基反式MAPbI₃太阳能电池达到最高效率29.588%. 空穴传输材料中空穴迁移率增加能极大地提高反式MAPbI₃太阳能电池的光伏性能, 而增加电子传输材料TiO₂中电子迁移率几乎不能提高电池的性能. 这些模拟结果将有助于实验上设计更高性能的反式MAPbI₃太阳能电池.