طراحی سلول خورشیدی پروسکایتی
سلول های خورشیدی پروسکایت سرب هالید متیل آمونیوم از زمان کار اصلی سلول های خورشیدی حساس شده به پروسکایت CH3NH3PbX3 (X=Br, I) که توسط کوجیما و همکاران در سال 2009 گزارش شده است، توجه تحقیقاتی زیادی را به خود جلب کرده اند، سلول های خورشیدی پروسکایت حالت جامد پیشرفت های فوق العاده ای در راندمان تبدیل انرژی از آن زمان به دست آورده است. عملکرد فتوولتائیک بهبود یافته به خواص نوری عالی ، طول انتشار حامل طولانی و بازده انتشار نور بالا نسبت داده شده است. جدای از بهبود خواص سلول خورشیدی پروسکایت، با حرکت به سمت اتصالات چندگانه، که در آن مجموعه ای از سلول های خورشیدی که در نواحی مختلف طیف خورشیدی کار می کنند ، روی یکدیگر قرار می گیرند، و همین امر سبب می شود که بهره وری کلی بهبود یابد. به این ترتیب، انرژی بیشتری از نور خورشید استخراج می‌شود، که باعث افزایش راندمان نهایی می‌شود. تاکنون کارهای زیادی بر روی توسعه سلول‌های پشت سر هم «هیبرید» با ترکیب پروسکایت با فتوولتائیک‌های ثابت مانند سیلیکون متمرکز شده است با این حال، در مقایسه با ساختار سلول پشت سر هم با سلول پایینی سیلیکونی با راندمان بالا و سلول بالای پروسکایت ، به ترکیب دو سلول پروسکایتی با شکاف باند بزرگ پرداخت.. در این مدل ساختارها یکی لایه نوترکیبی بین اتصالات است که هم به عنوان مرکز نوترکیب بار و هم به عنوان یک لایه محافظ برای سلول زیرین در طول رسوب اتصال دوم عمل می کند. بسیاری از مواد به عنوان لایه نوترکیبی برای معماری پشت سر هم پروسکایت/سیلیکون و ساختارهای پشت سر هم پروسکایت/پروسکیت پیشنهاد شده‌اند. اخیرا Eperon و همکارانش نشان داده اند که سلول های خورشیدی پشت سر هم دو ترمینالی کارآمد تمام پروسکایتی را می توان با گنجاندن ITo با پوشش متراکم کندوپاش ساخت.
لایه ITO به عنوان الکترود نوترکیب میانی، که همچنین برای محافظت از سلول زیرین در برابر مراحل پردازش بعدی عمل می کند. با این حال، پوشش کندوپاش، که یک روش رسوب دهی نسبتاً تهاجمی است، بر روی سلول‌های حساس پروسکایت نیازمند معرفی چندین لایه «بافر» اضافی به منظور محافظت از سلول‌های پروسکایت زیرین در برابر آسیب کندوپاش و جلوگیری از تأثیر بالقوه گرمایش ناخواسته ناشی از کندوپاش است. علاوه بر این، لایه ITO ضخیم، با ضریب شکست کمتر به لایه‌های پروسکایت، احتمالاً تداخل نوری را ایجاد می‌کند که برای به حداکثر رساندن کارایی یک سلول خورشیدی پشت سر هم ایده‌آل نیست. اگر بتوان یک لایه نوترکیبی قابل چاپ ایجاد کرد که نیاز به ITO پوشش داده شده با کندوپاش را برطرف کند، مطلوب خواهد بود.
در این مطالعه، ما یک ساختار دو لایه از Cu2O و PEDOT:PSS را به عنوان اتصال نوترکیبی معرفی می‌کنیم و ساختار دستگاه را به صورت زیر نشان می‌دهیمFTO/ TiO2/ TiO2/ CH3NH3PbBr3/ Spiro-OMeTAD/ PEDOT: PSS/ CuO2/CH3NH3PbI3 / Spiro-OMeTAD
Auما از مدل‌سازی ترکیبی نوری و الکترونیکی استفاده نموده ایم . در اینجا، ما خواص ولتاژ و جریان سلول پروسکایتی را با مواد آلی و معدنی Spiro-OMeTAD، ازجمله Cu2O ، به ترتیب به‌عنوان HTM و ازPEDOT:Pass به‌عنوان , ETM استفاده نموده ایم و به بهینه سازی ساختار پرداخته ایم. شبیه‌سازی در شکل زیر ارائه‌شده است.
نویسنده : نازگل مرادیان
جهت یادگیری کامل نرم افزار سیلواکو آموزش های رایگان ما را در سایت حامی پروژه دنبال نمایید. و در صورت مشکل در انجام پروژه های سیلواکو خود با متخصصین حامی پروژه در تماس باشید. برای ارتباط با تیم تخصصی سیلواکو حامی پروژه با شماره 09934702599 تماس حاصل نمایید.