شبیه سازی عملکرد سلول های خورشیدی پرو سکایت بدون سرب (مقاله ترجمه شده)

چکیده

از نرم افزار شبیه سازی سلول های خورشیدی SCAPS برای شبیه سازی سلول خورشیدی پروسکایت مبتنی بر Sn  با ساختار طراحی زیرلایه شیشه ای/FTO/ZnO/CH3NH3Snh/Cu2O/Au  استفاده شد. اثرات ضخامت لایه جاذب و تراکم نقص و همچنین غلظت پذیرنده بر عملکرد سلول خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت. از نتایج شبیه سازی، مشخص شده است که کاهش تراکم نقص لایه جاذب و بهبود پایداری Sn2+ از موضوعات کلیدی برای تحقیقات آینده هستند. هنگامی که ضخامت CH3NH3SnI3  500 nm باشد و حالت نقص 1×1014cm-3 باشد، عملکرد سلول بیشتر بهبود می یابد و ویژگیهای بهینه خروجی سلول Voc = 0.917V ، Jsc = 33.148 mA-cm-2، FF = 80.02% و PCE = 23.93٪ می باشد.

مقدمه

پس از چندین دهه توسعه، سه نسل از سلول های خورشیدی معرفی شده اند. سلول خورشیدی پروسکایت  (PSC) به عنوان نسل سوم سلول های خورشیدی جدید به دلیل ضریب جذب بالای لایه جذب (1) به طور کلی 104 -105cm-1 است. اکسایتون به دلیل انرژی پایین اتصال (2)، تحرک بالای حامل ها (3) و تداوم طولانی انتشار حامل ها (4) به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است. ساختار بلوری مواد پروسکایت دارای فرمول کلی ABX3 است که در آن A، Bو X اتم ها یا گروه های شیمیایی متفاوتی هستند. معمولا A یک کاتیون آلی، B یک یون فلزی و X یک گروه هالوژن است. در ساختار بلوری مواد پروسکایتی، یونهای B با یون های X برای تشکیل هشت وجهی (BX6) ، با یون های B در مرکز هشت وجهی، و یون های X در شش راس هشت وجهی، و یون های A که مراکز منافذ بین هشت وجهی را پر می کنند هماهنگ می شوند. از زمان اولین گزارش آن در سال 2009، راندمان تبدیل سلول های خورشیدی پروسکایت از 2.2 % اولیه به 25.5 % افزایش یافته است (5). متیلامین هالید سرب (MAPbX3، X = Cl، Br، I) به طور کلی یک ماده پروسکایتی با عملکرد بهتر در نظر گرفته می شود و به دلیل ضریب جذب بالا، خواص انتقال دوقطبی و همچنین طولانی بودن انتشار و تحرک بالای حامل به طور گسترده ای در زمینه انرژی خورشیدی پروسکایت مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال، سمیت عنصر سرب Pb ، موچب محدودیت کاربرد تجاری سلول های خورشیدی پروسکایت همراه با هالید متیل آمین سرب به عنوان لایه جاذب شده است. بنابراین، سلول های خورشیدی پروسکایت بدون سرب به موضوع داغ تحقیق در زمینه فن اوری فتوولتائیک تبدیل شده اند.

این مقاله ISI در سال 2022 در نشریه آی تریپل ای و در کنفرانس بین المللی فناوری اندازه گیری و توسط دانشگاه پست و مخابرات شیان منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله شبیه سازی عملکرد سلول های خورشیدی پرو سکایت بدون سرب در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.