Device simulation of lead-free CH 3 NH 3 SnI 3 perovskite solar cells with high efficiency

材料科学 钙钛矿(结构) 卤化物 太阳能电池 兴奋剂 带隙 吸收(声学) 光电子学 碘化物 钙钛矿太阳能电池 无机化学 化学 结晶学 复合材料 冶金
作者
Huijing Du,Weichao Wang,Jianzhuo Zhu
出处
期刊:Chinese Physics B [IOP Publishing]
卷期号:25 (10): 108802-108802 被引量:310
标识
DOI:10.1088/1674-1056/25/10/108802
摘要

The lead-free perovskite solar cells (PSCs) have drawn a great deal of research interest due to the Pb toxicity of the lead halide perovskite. CH3NH3SnI3 is a viable alternative to CH3NH3PbX3, because it has a narrower band gap of 1.3 eV and a wider visible absorption spectrum than the lead halide perovskite. The progress of fabricating tin iodide PSCs with good stability has stimulated the studies of these CH3NH3SnI3 based cells greatly. In the paper, we study the influences of various parameters on the solar cell performance through theoretical analysis and device simulation. It is found in the simulation that the solar cell performance can be improved to some extent by adjusting the doping concentration of the perovskite absorption layer and the electron affinity of the buffer and HTM, while the reduction of the defect density of the perovskite absorption layer significantly improves the cell performance. By further optimizing the parameters of the doping concentration (1.3× 1016 cm−3) and the defect density (1× 1015 cm−3) of perovskite absorption layer, and the electron affinity of buffer (4.0 eV) and HTM (2.6 eV), we finally obtain some encouraging results of the Jsc of 31.59 mA/cm2, Voc of 0.92 V, FF of 79.99%, and PCE of 23.36%. The results show that the lead-free CH3NH3SnI3 PSC is a potential environmentally friendly solar cell with high efficiency. Improving the Sn2 + stability and reducing the defect density of CH3NH3SnI3 are key issues for the future research, which can be solved by improving the fabrication and encapsulation process of the cell.
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