Simulation and optimization of lead-free CH3NH3SnI3 perovskite solar cells using SCAPS-1D

铅(地质) 钙钛矿(结构) 材料科学 太阳能电池 计算机科学 光电子学 化学 地质学 结晶学 地貌学
作者
Revathy Raghunathan Lekshmy,Ehsan Raza,Zubair Ahmad,Jolly Bhadra
出处
期刊:Results in optics [Elsevier BV]
卷期号:21: 100823-100823 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.rio.2025.100823
摘要

Recent advances in photovoltaic technology have made perovskite solar cells attractive prospects for future energy solutions. However, the presence of lead (Pb) in many perovskite materials causes environmental and health problems, limiting their practical utility. This work investigates the possibility of lead-free perovskite solar cells (PSCs) with CH3NH3SnI3 as the absorber layer. CH3NH3SnI3 is chosen for its advantageous qualities such as non-toxicity, good visible light absorption, and smaller band gap. The SCAPS-1D modeling tool was used to model these cells performance in the AM 1.5 G solar spectrum. The study looks at how varying absorber layer thicknesses, doping levels, defect densities, operating temperatures, back contact materials,series and shunt resistance affect the performance of the solar cell. The simulated device structure is FTO/TiO2/IDL/CH3NH3SnI3/Carbon, with TiO2 as the electron transport layer (ETL) and CH3NH3SnI3 as the absorber layer. At 300 K, the device exhibits an open-circuit voltage (Voc) = 0.886 V, a fill factor (FF) = 81.58 %, a short-circuit current density (Jsc) = 30.68 mA/cm2, and a power conversion efficiency (PCE) = 22.23 %.
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