Numerical simulation of a perovskite solar cell with different materials as the electron transport layer using SCAPS-1D software

• Veröffentlicht in: Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics
• Datum: 2021
• Hauptverfasser: Bhavsar, K., Lapsiwala, P.B.
• Format: Artikel
• Sprache: Englisch
• Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2021
• Schlagworte: Optoelectronics and optoelectronic devices
• Online Zugang: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216220
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Zitieren: Numerical simulation of a perovskite solar cell with different materials as the electron transport layer using SCAPS-1D software / K. Bhavsar, P.B. Lapsiwala // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 3. — С. 341-347. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.

Perovskite solar cells have become a hot topic in the solar energy device area due to high-efficiency and low-cost photovoltaic technology. However, their function is limited by expensive hole transport material (HTM), and a high-temperature process electron transport material (ETM) layer is a common device structure. Numerical simulation is a crucial technique in deeply understanding the operational mechanisms of solar cells and structure optimization for different devices. In this paper, device modelling for different perovskite solar cell has been performed for different ETM layer, namely: TiO₂, ZnO, SnO₂, PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester), CdZnS, C₆₀, IGZO (indium gallium zinc oxide), WS₂ and CdS and effect of band gap upon the power conversion efficiency of device as well as effect of absorber thickness have been examined. The SCAPS 1D (Solar Cell Capacitance Simulator) has been a tool used for numerical simulation of these devices. Сонячні елементи на основі перовскіту стали гарячою темою в області приладів сонячної енергетики завдяки високій ефективності та недорогій технології фотовольтаїки. Однак їх застосування обмежено високою вартістю матеріалу, що забезпечує діркову провідність; водночас високотемпературний шар матеріалу з електронною провідністю є загальною структурою таких пристроїв. Чисельне моделювання є найважливішим методом для глибокого розуміння механізмів роботи сонячних елементів та оптимізації структури для різних пристроїв. У цій роботі проведено моделювання пристрою для різних перовскітних сонячних елементів для різних шарів із матеріалу з дірковою провідністю, а саме: TiO₂, ZnO, SnO₂, PCBM, CdZnS, C₆₀, IGZO, WS₂ та CdS, та досліджено вплив ширини забороненої зони на ефективність перетворення енергії пристрою, а також вплив товщини поглинаючого шару. SCAPS 1D (імітатор ємності сонячних елементів) є інструментом, що використовується для чисельного моделювання цього пристрою.