新方法！拟合平面异质结钙钛矿太阳能电池电流-电压曲线
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钙钛矿电池近年来发展迅速，能量转化效率已经突破22.1%。对钙钛矿电池J–V曲线的拟合是分析其载流子传输机制的有效途径之一。通常J-V的拟合需要考虑串联电阻（Rs）、理想因子（m）和反向饱和电流（J0）三个因素，常用的单P-N结模型拟合得到的m值常大于2，与理论预测值偏差较大，因此，单P-N结模型不适用于平面异质结钙钛矿电池。
华中科技大学王鸣魁教授等人提出一种新的“串联双异质结等效电路”模型，用于拟合P-I-N型平面结构钙钛矿太阳能电池的伏安特性。这种新模型拟合所得的m值范围为1-2，m值越小表明P-N结和界面的质量越高。进一步地，将这种双异质结等效电路模型应用于黑暗条件下的J-V曲线拟合，发现可适用于合并电流、扩散电流、载流子合并及输运特性等参数的分析。这种新模型为研究钙钛矿电池界面性能提供了简便有效的方法，同时为提高器件效率和进一步理解工作机理提供了新思路。
他们提出一种新的等效电路，包括串联的双异质结，以模拟P-I-N平面结构钙钛矿太阳能电池的电流 - 电压特性。这种新方法理论上可以解决理想单异质结等效电路中参数二极管理想因子大于2的困境，通常在1到2的范围内。二极管理想因子反映PN结质量，影响重组在电子传输层/钙钛矿和钙钛矿/空穴传输层界面。基于双PN结等效电路，我们还可以模拟暗电流 - 电压曲线，分析重组电流（Shockley-Read-Hall重组）和扩散电流（包括直接重组），因此载体重组和运输特性。该新模型为研究钙钛矿吸附层的界面条件，薄膜质量和传输层性能提供了一种有效而简便的方法，有助于我们进一步提高器件效率，分析工作机理。
光电效应将太阳能转化为电能，是解决全球能源危机和环境污染的有效途径之一。由于具有优异的光吸收和载流子传输特性，具有一般AXB3配方的钙钛矿型半导体近年来引起了人们的浓厚兴趣。钙钛矿太阳能电池的功率转换效率（PCE）（PSC）具有从3.8％，2009年的22.1％在2016年快速增长。尽管如此，重要的是要了解PSC的载流子传输机制，同时它是一种适合电流 - 电压（J - V）曲线的好方法。因此J - V.用于硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的曲线已被安装到分析的工作机制和太阳能电池性能。考虑到缺少P-I-N模型的特定等效电路和拟合公式，已经建立了理想的单PN结电路来模拟各种PSC 的J - V特性。通过在光线和暗处拟合J - V曲线，三个参数包括串联电阻（Rs），二极管理想因子（m）和反向饱和电流（J0） 可以获得。与传统半导体二极管（如CdTe，GIGS）的反向饱和电流相比，PSC 的参数J0相对较低，这解释了其较小的带隙电压损失（~0.4 eV）。因此，通过理解Rs和J 0的两个参数有助于提高PSC的效率。此外，参数m已被用作异质结太阳能电池的指示。
迄今为止，平面结构的PSC由于其简单的器件结构，低温可加工制造等各种优点而得到迅速发展。然而，在平面的PSC，由单一的PN结建模所获得的m个值不存在于理论预期填充，这表明在平面的PSC的异质结特性的进一步讨论。通常，对于单个异质结模型，当半导体中性区域中的载流子扩散主导通过PN结的二极管电流时，理想因子接近1。另一方面，当耗尽的空间电荷区域中的二极管电流由载流子间接重组支配时，理想因子接近于2。理论上，m的较小值反映了由界面缺陷态引起的较少的载流子复合。在大多数情况下，扩散和复合电流同时存在，因此，参数m在1-2的范围内。有趣的是，我们注意到，示于表 1，大部分的计算结果都大于2。因此一个单一的PN结的模型的情况下（图1a）是不适合平面异质结的PSC 。
图1
用于PSC 的单PN结模型和b新的双PN结模型改进了具有JL（光感应电流）的平面钙钛矿太阳能电池，JD（在阳光下的暗结电流或PN结二极管的正向电流），Rs（串联电阻），Rsh（分流电阻，表示漏电流大小的虚构参数），J（电池的输出电流）和V（流过外部负载的电压）。c具有TiO2/CH3NH3的平面异质结钙钛矿太阳能电池PbI3-xClx/Sprio-OMeTAD/Au器件架构。
在这项工作中，他们提出了一个新的等效电路来研究平面PSC（在光明和黑暗中）的异质结特性。基于新的双异质结电路，我们发现较小的m值反映了PSC中更好的PN结质量。此外，通过将J - V曲线拟合在黑暗中，可以进一步探索载流子复合和传输特性，以及用于描述高效PSC器件中这些重要过程的新模型
总之，他们建立了一个双PN结等效电路，以适应P-I-N平面结构异质结PSC的J - V曲线。新方法着重于二极管理想因子与载流子复合之间的界面缺陷之间的关系。通过改变CH3NH3PbI3中的Cl-含量钙钛矿薄膜，我们发现随着钙钛矿薄膜质量的提高，m的值急剧减少（减少）。为了定量分析不同偏置电压下暗电流的相关机制，提出了一种基于双PN结等效电路的新方程来分析暗电流 - 电压曲线。因此，载流子复合和损耗减少可以反映在Rsh和Jr中。载波传输可以反映在参数Jd上。基于双PN结等效电路，J - V. 可以分别拟合光线和暗光曲线，帮助我们分析平面PSC的工作机理，提高平面PSC的效率。
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