我们通过在CsPbI3量子点太阳能电池中采用CsPbI3-QD层作为吸收层,氧化锡层作为ETL,以及P3HT作为HTL,这个的目的在于优化器件结构和界面特性,从而提高光电转换效率和长期稳定性。
基于仿真的结果与讨论我们在模拟器中,已经对活性层(CsPbI3QD)的厚度、受主密度和光学透明度进行了优化,还使用从模拟器获得的结果研究了CsPbI3QD的缺陷密度和界面缺陷密度,软件SCAPS 1D已用于在CUC中执行所有参数变化和优化。
我们优化太阳能电池中吸收层的厚度是相当有必要的,因为它会影响电池的效率,较厚的吸收层可以增加电池吸收的阳光量,从而导致更高的功率输出,吸收层厚度与电池的电阻和成本等因素之间存在权衡。
我们需要仔细优化吸收层的厚度,以找到效率和成本效益之间的平衡点,最佳厚度是最大吸收和最小复合之间的权衡,为了获得最佳的光伏性能,将CUC中的CsPbI3QD层的厚度从50纳米变化到400纳米。
由于吸收层厚度不同的原因,高能光子的量子效率明显高于低能光子,我们观察到了CsPbI3QD层厚度增加对整个波长范围(从300到716纳米)内的光子吸收、产生和收集的显著改善,结果显示了CsPbI3QD层厚度(从50到400纳米)对考虑中的电池(CUC)的JV曲线的影响。
由于低能光子在CsPbI3QD层内更深层次的有效吸收增强,电池传递的电流密度随着厚度增加而增加,更深层次的吸收随后增强了电子和空穴对的产生,随后是电子和空穴对的收集,最终导致了电流密度的增加。
随着CsPbI3QD层厚度从50纳米增加到400纳米,短路电流密度(JSC)从9.27增加到18.06 mA cm−2,增加了约3倍,随着CsPbI3QD层厚度从50纳米增加到400纳米,CUC传递的开路电压(VOC)从0.95V增加到1.02V,增加了13%。
正是因为这个原因,电池的填充因子(FF)也从84.19%增加到87.06%,随着CsPbI3QD层厚度从50纳米增加到400纳米。