مدلسازی سلول خورشیدی پروسکایتی مبتنی بر CsSnI۳ با استفاده از NiO به عنوان لایه انتقال دهنده حفره

سلولهای خورشیدی پروسکایتی (PSCs ) به دلیل افزایش ناگهانی بازدهی در یک بازه زمانی کوتاه، بیشترین توجه را در بین جامعه تحقیقاتی داشته اند؛ علاوه بر این، قیمت ارزان و سهولت در ساخت و تهیه سلولهای خورشیدی پروسکایتی، استفاده از این سلولها را در جهان گسترش داده است؛ با این حال سمیت بیشتر پروسکایتهای مبتنی بر سرب مانع بزرگی در تجاریسازی آن بوده است. بدین منظور در سالهای اخیر پژوهشگران سعی کردهاند با حذف سرب از ساختار سلولهای خورشیدی پروسکایتی و جایگزین نمودن مواد جدید مانند قلع، سزیم و ژرمانیوم مشکل سمی بودن را برطرف کنند.در این پژوهش، تاثیر NiO به عنوان لایه انتقال دهنده حفره (HTL) بر عملکرد سلول خورشیدی پروسکایتی بدون سرب مبتنی بر CsSnI۳ بررسی شده است. دستگاه پیشنهادی ما به صورت (FTO/n-TiO۲/p-CsSnI۳/p-NiO/Au)، متشکل از یک ساختار ناهمگن p-n صاف با CsSnI۳ نوع p به عنوان لایه جاذب، تیتانیوم دی اکسید (TiO۲) به عنوان لایه انتقال دهنده الکترون، اکسید قلع آلاییده با فلورین (FTO) به عنوان لایه بافر (آند) و طلا (Au) به عنوان کاتد در نظر گرفته شده است. ما از نرم افزار SCAPS-۱D نسخه ۳.۱۰.۱۰ که توسط مارک برگلمن در دانشکده الکترونیک و سیستم-های اطلاعاتی دانشگاه خنت بلژیک توسعه یافته است، برای شبیه سازی عددی استفاده کردهایم. تاثیر تغییرات ضخامت، چگالی آلایش و چگالی نقص لایه جاذب بر روی پارامترهای فتوولتائیک یعنی ولتاژ مدار باز (VOC)، چگالی جریان اتصال کوتاه (JSC)، ضریب پرشدگی (FF) و بازده تبدیل توان (PCE) نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان برای سلول خورشیدی پروسکایتی بدون سرب مبتنی بر CsSnI۳ با NiO به عنوان لایه انتقال دهنده حفره، بازدهی، ضریب پرشدگی، ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه به دست آمده است. نتایج این مقاله نشان میدهد که امکان دستیابی به یک سلول خورشیدی پروسکایتی بدون سرب با درصد بالا را میتوان با استفاده از مواد ایمن و غیر سمی مانند CsSnI۳ به عنوان لایه جاذب و NiO به عنوان لایه انتقال دهنده حفره به دست آورد.

Keywords:

سلول خورشیدی پروسکایتی , لایه انتقال دهنده حفره NiO , نرم افزار SCAPS-۱D