喷雾沉积Cs3Bi2I9基钙钛矿太阳能电池的潜力探索：数值模拟与实验实现

【编辑推荐】本研究首次报道了全无机结构FTO/TiO2/Cs3Bi2I9/CuSCN/Al钙钛矿太阳能电池（PSC），通过SCAPS 1D数值模拟优化获得12.57%的理论转换效率（PCE），并采用喷雾沉积技术实现0.52%的实验效率。该工作揭示了铋基钙钛矿在环保光伏器件中的产业化潜力，为无铅（Pb-free）钙钛矿的界面缺陷调控和载流子复合动力学研究提供了新范式。

　　

【Highlight】

数值模拟与FTO/TiO₂/Cs₃I₉/CuSCN/Al结构研究

本研究采用SCAPS 1D软件对低成本全无机Cs₃Bi₂I₉基太阳能电池进行模拟，通过电流-电压特性（J-V）和量子效率分析揭示器件性能优化路径。

【吸收层厚度与缺陷密度的协同效应】

吸收层作为钙钛矿电池（PSC）的"心脏"，其厚度与缺陷密度（N_t）存在精妙平衡。模拟显示：当厚度为600nm且N_t≤10¹⁴ cm^-3时，器件可实现最大光电转换效率（PCE）。过厚的吸收层虽增强光捕获，却会加剧体相复合；而缺陷密度每增加一个数量级，开路电压（V_oc）就会显著衰减。

【结论】

这项研究通过数值模拟验证了FTO/c-TiO₂/m-TiO₂/Cs₃Bi₂I₉/CuSCN/Al结构的可行性，揭示了吸收层厚度与缺陷密度的"跷跷板效应"。电子传输层（ETL）和空穴传输层（HTL）的厚度优化使电荷提取效率提升37%，而界面缺陷工程将载流子寿命延长至纳秒级。这些发现为喷雾沉积技术产业化应用奠定了理论基础。