آموزش رایگان سیلواکو Silvaco
شبیه سازی سیلواکو SILVACO
سلول خورشیدی پروسکایتی
ویژگی پروسکایت آلی – معدنی
پروسکایت های غیر آلی دارای گاف انرژی غیر مستقیم در حدود 3 الکترون ولت می باشند که این از اصلی ترین تفاوت بین پروسکایت های غیر آلی و آلی می باشد. پروسکایت های آلی – معدنی بر عکس پروسکایت های غیر آلی دارای گاف انرژی مستقیم در حدود 1.5 الکترون – ولت هستند.
به همین دلیل دارای جذب خیلی خوبی در ناحیه مرئی می باشند و نیز ضریب جذب آن، یک مرتبه از ضریب جذب رنگ های به کار برده شده در سلول های رنگدانه ای، بزرگتر می باشد. ضریب جذب بالای این ماده ، پروسکایت ها را قادر می کند تا بتوان با لایه ای به ضخامت 500 تا 600 نانومتر نور را بتوانند جذب کنند، در صورتی که این محدودیت ضخامت در سلول های رنگدانه ایی در حدود 2 میکرومتر می باشد.
از طرف دیگر یکی از مهمترین ویژگی مواد پروسکایتی آلی معدنی، ویژگی انتقال دو قطبی می باشد که سبب می شود تا مواد بتوانند هم به عنوان نیم رسانای نوع n و هم به عنوان نیم رسانای نوع p در ساختار سلول های خورشیدی استفاده شوند. از نکته های مهم در مورد مواد پروسکایتی آلی معدنی ، توانایی تنظیم گاف انرژی آن و نیز فرآیند لایه نشانی متنوع و نسبتا آسان این لایه می باشد، و نیز تطبیق مناسب نوارهای انرژی پروسکایت های آلی معدنی، با نارهای انرژی لایه های انتقال دهنده الکترون- حفره در ساختار سلول، این مواد را به یک انتخاب مناسب برای محیط فعال سلول های نسل جدید کرده است.
انتقال دهنده حفره (HTM)
لایه پروسکایت علاوه بر اینکه وظیفه جذب نور را دارد این امکان را دارد که همزمان به عنوان یک لایه ی انتقال دهنده ی حفره نیز عمل کند. مواد انتقال دهنده حفره با توجه به ساختار خاص خود این امکان را فراهم می کنند که در انتقال حفره های ایجاد شده در لایه پروسکایت به الکترود مقابل سبب افزایش بسیار زیادی در جریان ایجاد شده گردد. مواد انتقال دهنده انواع مختلفی دارد مانند : انتقال دهنده پلیمری، مولکولی، آلی و غیر آلی که از پرکاربردترین آنها می توان به Spiro-OmeTAD ، P3HT ، PTAA و نیز poly Aniline اشاره کرد. البته باید گفت مشکل اصلی در استفاده کردن از این مواد ، هزینه بالای آنهاست .
الکترود مقابل
الکترود مقابل وظیفه انتقال دادن الکترون هایی که از مدار خارجی می آیند را دارد، به همین دلیل باید رسانندگی خوبی داشته باشد. از سویی می تواند به عنوان منعکس کننده نور عبور کرده نیز عمل کند تا دوباره نور از سلول عبور نماید و در نتیجه جذب نور به وسیله جاذب زیاد شود. منناسب ترین ماده برای استفاده کردن در الکترود ها طلا و نقره می باشد.
أنواع سلول های خورشیدی پروسکایتی
در سال های اخیر کاربرد سلول های خورشیدی پروسکایتی آلی – معدنی مورد توجه قرار گرفته است، توانایی این ماده در تبدیل الکتریسیته به نور در سال 1990 با دیود گسیل دهنده نور مقایسه شد. اولین گزارش از یک سلول خورشیدی بر پایه پروسکایت در سال 2009 بود که بازدهی در حدود 4% داشت.
این ساختار با الگو گیری از سلول های رنگدانه ایی ساخته شده بود اما به علت تخریب پروسکایت در الکترولیت، پایداری کمی داشت. با جایگزین نمودن الکترولیت مایعبا انتقال دهنده حفره حالت جامد، نخستین سلول پروسکایتی حالت جامد ساخته شد که بازده آن در حدود 9.7% شد و پایداری نسبتا مناسبی نسبت به پروسکایت حساس شده داشت.
سلول خورشیدی مزوپروس پروسکایتی مطابق تصویر زیر می باشد. این ساختار یکی از أنواع سلول های پروسکایتی می باشد. شیشه پوشش داده شده با اکسید رسانا، به عنوان زیر لایه به کار رفته است بعد از آن به جهت کاهش بازترکیب الکترون حفره زیر لایه با یک لایه سد کننده حفره پوشش داده شده است.
سپس جهت بازترکیب الکترون و حفره از یک لایه که نقش سد کننده حفره را دارد استفاده شده است سپس از یک لایه ی نازک نانو کریستالی انتقال دهنده الکترون جهت راحت انتقال دادن الکترون به مدار استفاده شده است، لایه ی پروسکایت که وظیفه ی جذب نور و نیز انتقال الکترون – حفره را دارد بر روی لایه ی انتقال دهنده ی الکترون قرار دارد.
لایه ی انتقال دهنده ی حفره نیز بر روی پروسکایت قرار دارد و در نهایت از فلزی مانند طلا جهت الکترود مقابل استفاده شده است.
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.