利用无机空穴传输层提高Cu₂SrSnS₄太阳能电池的性能

CdTe 和 CIGSe 等薄膜太阳能电池因其低生产成本和出色的功率转换效率 （PCE） 而受到广泛关注。然而，组成元素的毒性和稀缺性限制了它们的广泛使用。

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近日，Cu2SrSnS4半导体因其卓越的吸收特性（包括无毒、地球丰度、可调带隙等）而成为一种潜在的替代品。但是，它仍处于新兴阶段，PCE 仅为 0.6%，这表明它需要显着增强才能与传统太阳能电池竞争。

开路电压大 （VOC （英超频）） 损耗会限制其性能，这主要源于与传输层的频带对齐不当。发现理想的设备配置是增强其 PCE 的最佳解决方案。

最近，SCAPS-1D 仿真软件因其可靠性和在不消耗材料的情况下在更短的时间内研究太阳能电池特性的优势而受到关注。在我们发表在《固体物理与化学杂志》上的工作中，我们提出了几种器件配置，并全面研究了 Cu 的性能2SrSnS4使用 SCAPS-1D 的太阳能电池。

我们设计了六种铜2SrSnS4基于硫属化物和氧化物基空穴传输层 （HTL） 的超态构型太阳能电池，即 Sb2S3、MoS2铜3BiS3、NiO、CuAlO2和 Cu2O 的 Ol，ZnMgO 作为电子传递层 （ETL）。此外，我们还设计了不含 HTL 的太阳能电池，以了解 HTL 在性能增强方面的重要性。

它们的性能被广泛分析为每层基本参数的函数，例如厚度、载流子密度、缺陷密度和界面特性。这些优化的最终结果是显着的。添加 HTL 提高了 PCE，与硫系元素 HTL 相比，基于氧化物 HTL 的太阳能电池提供了更高的性能，Cu 的冠军 PCE 为 18.48%2O HTL.

我们进一步对各种基于 HTL 的太阳能电池进行了比较分析，以发现 Cu 占据主导地位的原因2O HTL 优于其他。该研究的重点是从 SCAPS-1D 中提取的每个太阳能电池的能带图、电场、生成、复合速率、奈奎斯特图和电子分布。

我们确定 Cu2O 太阳能电池在吸收器和 HTL 的界面处具有完美的能带对准，空穴和电子势垒分别为 -0.04 eV 和 0.46 eV。此外，它在负极显示出更高的电场，复合电阻为 9.4×105Ω.cm2和低 VOC （英超频）与其他人相比，赤字。

总之，我们的工作为光伏界提供了有希望的指南，以理解 HTL 在提高太阳能电池效率方面的重要性。所以，我们认为 Cu 的制造2SrSnS4太阳能电池用冠军器件结构 FTO/ZnMgO/Cu2SrSnS4/铜2O/Ni 会提高 Cu 的 PCE2SrSnS4 未来的太阳能电池。