Simulation study of Formamidinium Lead Halide (FAPbX3; X = I and Br) Based Perovskite Solar Cells Using SCAPS-1D Device Simulator

Abstract

Перовскітні наноматеріали стали перспективними матеріалами для застосування не тільки в галузі сонячної енергетики, а й в оптоелектронних пристроях. Дослідження перовскітних сонячних елементів за допомогою моделювання викликають все більший інтерес серед дослідників фотоелектричних систем для глибшого розуміння впливу параметрів матеріалу на характеристики пристроїв на основі сонячних елементів. У роботі проведено імітаційний аналіз перовскітних сонячних елементів на основі галогеніду свинцю і формамідію (FAPbX3; X = I та Br), а саме FAPbI3 і FAPbBr3, за допомогою симулятора SCAPS-1D. У дослідженні spiro-OMeTAD і TiO2 були використані відповідно як електронний транспортний шар (ETL) і дірковий транспортний шар (HTL) в конфігурації сонячних елементів. Ми оцінили вплив різних товщин перовскітних шарів та робочих температур на продуктивність перовскітних сонячних елементів. У роботі представлені вольт-амперні характеристики в залежності від товщини і температури для кожного з двох перовскітних активних матеріалів.

Perovskite nanomaterials have emerged as promising materials for its applications not only in solar energy field but also in optoelectronic devices. Now-a-days, simulation-based study of perovskite solar cells is gaining interest among the photovoltaic researchers to understand in depth the influences of material characteristics on the device performances of a solar cell. In this work, we have studied the simulation analysis of formamidinium lead halide (FAPbX3; X = I and Br) based perovskite solar cells using SCAPS1D device simulator namely FAPbI3, and FAPbBr3 based Perovskite solar cells. In this study, spiroOMeTAD and TiO2 was used as Electron Transport Layer (ETL) and Hole Transport Layer (HTL) in the solar cell configuration. We have evaluated the impact of various thicknesses of perovskite layers and working temperatures on the performance of the perovskite solar cells. The study provides the currentvoltage (I-V) characteristic curves with respect to various thickness and temperature for each of the two Perovskite active materials, respectively.