科學家模擬潛在效率為 27.4% 的無鉛鈣鈦礦太陽能電池

印度的科學家模擬了基于碘化甲基銨錫的鈣鈦礦電池，他們聲稱該電池可以實現(xiàn)25.97mA/平方厘米的短路電流密度，1.203V的開路電壓和87.79％的填充系數(shù)。該電池由摻氟氧化錫(FTO)襯底、氧化鈦層、甲基銨碘化錫鈣鈦礦膜、氧化銅空穴傳輸層(HTL)和由金(Au)制成的層組成。

太陽能電池示意圖。圖片：賈坎德邦中央大學

印度賈坎德邦中央大學的科學家模擬了一種甲基銨碘化錫鈣鈦礦太陽能電池，該太陽能電池具有由氧化銅(I)(Cu2O)制成的空穴傳輸層(HTL)和基于電子傳輸層(ETL)的優(yōu)化。

我們現(xiàn)在計劃在實驗室制造該設備，研究合著者BasudevPradhan表示，這種基于鈣鈦礦的太陽能電池板的估計成本可能比目前的硅基太陽能電池板便宜8-10倍。據(jù)他介紹，這種太陽能電池可以通過使用卷對卷絲網(wǎng)印刷機輕松制造。

無鉛鈣鈦礦太陽能電池具有n–i–p布局，由摻氟氧化錫(FTO)基板、TiO2層、甲基銨碘化錫(MASnI3)鈣鈦礦薄膜、Cu2O空穴傳輸層(HTL)和由金(Au)制成的層。

數(shù)值模擬是通過比利時根特大學電子和信息系統(tǒng)(ELIS)系開發(fā)的用于薄膜太陽能電池的SCAPS-1D工具進行的。

學者們解釋說，ETL的優(yōu)化是實現(xiàn)高效率的關鍵，他們發(fā)現(xiàn)40-60nm范圍內的厚度（幾乎等于載流子擴散長度）是理想的。擴散長度是多余載流子在復合之前可以覆蓋的平均距離。

研究人員說，我們已經(jīng)優(yōu)化了不同的特性，例如摻雜密度，活性材料的厚度以及空穴和電子傳輸層（HTL和ETL），以進一步提高器件的性能。此外，已經(jīng)觀察到的是在變HTL厚度具有最小的影響的設備的操作和它的性能，而厚度ETL的和吸收體層顯著影響該設備的參數(shù)

仿真結果表明，科學家繼續(xù)說，所提出的單元結構具有達到的功率轉換效率的潛力27.43％，一短電路電流密度25.97毫安/厘米2，開路電壓1.203的V，和87.79%的填充因子。

該裝置在光學材料中發(fā)表的論文《Performanceoptimizationofleadfree-MASnI3basedsolarcellwith27%efficiencybynumericalsimulation》中進行了描述。