Design and optimization of (FA)2BiCuI6-based double perovskite solar cells using kesterite CBTS as hole transport layer for high power conversion and quantum efficiency

锌黄锡矿 材料科学 光伏系统 带隙 光电子学 钙钛矿(结构) 硫系化合物 能量转换效率 量子效率 工作职能 图层(电子) 纳米技术 捷克先令 化学 电气工程 结晶学 工程类
作者
Shivangi Yadav,Pooja Lohia,Anupam Sahu,Akhilesh Kumar Chaudhary
出处
期刊:Physica Scripta [IOP Publishing]
卷期号:99 (9): 095516-095516 被引量:4
标识
DOI:10.1088/1402-4896/ad69cb
摘要

Abstract This work introduces the design of a novel architecture for double perovskite solar cells (DPSCs) utilizing (FA) 2 BiCuI 6 , known for its enhanced stability relative to single perovskite materials for production of efficient, ultra-thin solar cells. The proposed architecture features a unique device configuration of ITO/WO 3 /(FA) 2 BiCuI 6 /Cu 2 BaSnS 4 /W, incorporating a Kesterite type Cu-based quaternary chalcogenide material, Cu 2 BaSnS 4 known as CBTS, is used as hole transport layer (HTL) with a bandgap of 1.9 eV, WO 3 as the electron transport layer (ETL) with a 2.6 eV bandgap, and (FA) 2 BiCuI 6 as the absorber layer with a 1.55 eV bandgap. The study provides an in-depth theoretical analysis of the energy band structure, defects, and quantum efficiency of the DPSC, highlighting the device’s post-optimization photovoltaic parameters. Remarkably, the optimized DPSC demonstrated superior performance with a PCE of 24.63%, V oc of 1.16 V, J sc of 25.67 mA cm −2 , and FF of 82.87%. The research also explores the effects of various factors on photovoltaic performance, including temperature, interface defect, and generation and recombination rates, as well as work function of back contact materials. The results underscore the exceptional potential of (FA) 2 BiCuI 6 , especially when combined with the HTL CBTS, in significantly reducing sheet resistance and enhancing the overall performance of solar cells. The design is validated using the SCAPS-1D simulation software tool.

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