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Accès ouvert déclaré 2026 article

Numerical investigation of carrier dynamics and impedance in CsGeI 3 and CsSn 0.5 Ge 0.5 I 3 perovskite solar cells

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Résumé fourni par la source

Abstract Perovskite solar cells have emerged as a groundbreaking photovoltaic technology owing to their cost-effective production methods, customizable band gaps, and superior efficiency. In this work, we investigate the performance of CsGeI 3 , CsSn 0.5 Ge 0.5 I 3 , and a cascaded bilayer CsSn 0.5 Ge 0.5 I 3 /CsGeI 3 device using numerical simulations. The influence of absorber thickness, junction properties, and interfacial alignment was systematically analyzed through J–V, EQE, capacitance–voltage (C–V), Mott–Schottky, apparent carrier concentration (N app ), and Nyquist impedance characteristics. Results show that CsGeI 3 achieves optimal efficiency at 200–300 nm thickness, while CsSn 0.5 Ge 0.5 I 3 performs best at 1000 nm, reflecting the balance between absorption and recombination. The cascaded bilayer device demonstrates superior photovoltaic performance, with PCE = 33.22%, FF = 88.35%, Jsc = 36.62 mA cm −2 , and Voc = 1.03 V, surpassing both single-junction counterparts. This efficiency is a theoretical upper limit obtained under idealized SCAPS-1D assumptions (zero series resistance, infinite shunt resistance, low defect density of 10 15 cm −3 , and no ion migration) and does not represent an experimentally achievable value. Electrical analysis reveals built-in voltages of 1.40 V (CsGeI 3 ), 1.02 V (CsSn 0.5 Ge 0.5 I 3 ), and 1.16 V (cascaded bilayer), highlighting differences in junction field strength. Impedance spectra confirm reduced recombination and improved charge extraction in the cascaded bilayer configuration. These findings demonstrate that careful compositional engineering and cascaded bilayer stacking can significantly enhance device efficiency, while also providing insights into carrier dynamics and interfacial behavior critical for future optimization.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Numerical investigation of carrier dynamics and impedance in CsGeI <sub>3</sub> and CsSn <sub>0.5</sub> Ge <sub>0.5</sub> I <sub>3</sub> perovskite solar cells
Date Crossref
21/05/2026
Éditeur
IOP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Perovskite Materials and ApplicationsOrganic Electronics and PhotovoltaicsThermal Expansion and Ionic Conductivity

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