本文利用根特大学开发的太阳能电池模拟软件SCAPS-1D^[1]对基于碳电极的钙钛矿电池进行数值模拟。模拟所用的电池结构为FTO/ZnO/CH₃NH₃Pb(I_1-xBrx)₃/Carbon,其中CH₃NH₃Pb(I_1-xBr_x)₃作为吸收层材料,通过Br掺杂来提高稳定性,并且CH₃NH₃Pb(I_1-xBr_x)₃的带隙随着Br的增加准线性增大,在1.5～2.3eV可调^[2],可进行光谱吸收和器件能带结构的优化。通过改变薄膜深度方向Br的含量,设计了两种渐变梯度带隙结构:背梯度和双梯度结构,其中背电极梯度结构增加了载流子的收集能力,并且当梯度深度为50nm,背表面带隙为1.9 eV时,可以实现17.89%的转换效率^[3]。此外,还对FTO/ZnO/Perovskite/Cu₂O/Carbon结构进行模拟,证明Cu₂O无机空穴传输层可进一步提高电池效率,当吸收层厚度为500nm,缺陷浓度为1014cm^-3时,模拟电池效率可以达到23%。模拟结果还表明,由于前表面光生截流子密度大,导致ZnO/perovskite界面的缺陷对电池性能的影响更大。此外,对碳表面进行修饰,提高碳电极的功函数,或采用Ni过渡层,有利于提高电池的转换效率^[4]。