基于SCAPS-1D协同优化CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池能带排列与缺陷实现20.2%高效率

来自多机构的研究人员针对CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池中界面能带失配与高缺陷密度问题，通过SCAPS-1D仿真开展能带与缺陷协同优化研究，最终实现20.20%的转换效率，为高性能无机钙钛矿电池设计提供关键理论依据。

通过SCAPS-1D仿真平台，研究人员对CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池（PSCs）进行了系统性优化。该材料虽具备优异光热稳定性和理想带隙，但界面能带失准与高缺陷密度严重制约性能提升。研究依次优化了电子传输层/钙钛矿（ETL/PVSK）界面、钙钛矿/空穴传输层（PVSK/HTL）界面及体相缺陷，最终确定最佳参数：界面能带偏移量-0.3 eV，界面缺陷密度1.0×10¹⁰ cm⁻²，体缺陷密度1.0×10¹³ cm⁻³。优化后器件实现1.544 V开路电压（V_OC）、15.00 mA/cm²短路电流密度（J_SC）、87.22%填充因子（FF）和20.20%能量转换效率（PCE）。机理研究表明，负能带偏移在低缺陷条件下促进载流子提取并抑制复合，而正偏移会导致准费米能级分裂（QFLS）损失，其中ETL/PVSK界面对此机制尤为敏感。