بخشی از مقاله
چکیده
در بررسی سلول خورشیدی، شبیه سازی از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا باعث صرفه جویی قابل توجه در هزینه ها و زمان انجام تحقیقات می گردد .در حال حاضر سلول خورشیدی پروسکایتی به عنوان یک سلول خورشیدی نسل جدید مورد توجه گروه های مختلف تحقیقاتی قرار گرفته است به نحوی که اخیرا دارای بیشترین درصد رشد بازده در مدت زمان کوتاه می باشد. گروه های مختلفی به شبیه سازی الکتریکی سلول خورشیدی پروسکایتی لایه ای پرداخته اند. در اکثر این بررسی ها ، ساختار سلول خورشیدی به صورت ساده در نظر گرفته شده است.
به عبارت دیگر به واسطه در نظر نگرفتن اثر سطوح تماس مشترک لایه های مختلف در ساختار سلول پروسکایتی، این شبیه سازی ها بیش از اندازه ساده می باشند. در این مقاله، به بررسی اثر ضخامت و چگالی عیوب در سطح مشترک لایه های مختلف بر روری بازده سلول خورشیدی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند که به صورت کلی با افزایش چگالی عیوب در سطح مشترک از کارایی سلول خورشیدی کاسته می شود اما در این میان چگالی عیوب از میزان تاثیر بیشتری برخوردار است. همچنین اثر تخریبی لایه IL1 به مراتب بیشتر از لایه IL2 می باشد.
-1 مقدمه
ساختار پروسکایتی به ساختار بلورین مشابه با ساختار نمونه اولیه CaTiO3 بر می گردد. ساختارهای پروسکایتی فرم کلی ABX3 را دارا می باشند که برای سلول خورشیدی Ch3Nh3PbI3، کاتیون A یون متیل آمونیوم، B سرب و X هالید می باشد. متیل آمونیوم سرب یدید - Ch3Nh3PbI3 - یک نیمه رسانا با باندگپ مستقیم1/55 eV می باشد که آنرا به عنوان یک جذاب خوب برای طیف مریی تابش خورشیدی در ساختار سلول خورشیدی معرفی می کند و برای اولین بار در سال 2009 معرفی شد .[1]
میاساکا و همکارانش پروسکایتهای ارگانومتالیک Ch3Nh3PbI3 و CH3NH3PbBr3 را در سلولهای خورشیدی حساس به رنگینه - DSSC - به کار بردند و بازدهی 3,8٪ و 3,13٪ را محاسبه نمودند.[2] سپس، محققان متعددی به بررسی سلولهای خورشیدی پروسکایتی پرداخته و نتایج جالب توجهی را دربارهی افزایش بازدهی با استفاده از روشهای مختلف آماده سازی به دست آوردند.[3] اخیرا محققان کرهای گزارش نمودند که بیشترین بازدهی تبدیل برابر 20 ,1٪ است[4] هرچند که بازده های بیشتر نیز گزارش می شود. برای ساخت سلول خورشیدی مسطح عموما روش های لایه نشانی چرخشی تک و دو مرحله ای وجود دارد .[6 ,5]
در این تحقیق با اضافه کردن دو لایه عیوب سطحی IL1 - و - IL2 بین لایه پروسکایتی و لایه های عبور دهنده حفره - HTL - و عبوردهنده الکترون - ETL:Tio2 - به بررسی اثر ضخامت لایه و میزان چگالی عیوب بر پارامترهای موثر سلول خورشیدی نظیر بازده - - ، پارامتر پرشدگی - Fill factor: FF - ، ولتاژ مدار باز - Voc - و جریان مدار کوتاه - Isc - پرداخته ایم. برای این منظور از کد SCAPS استفاده گردید.[7] شبیهساز - Solar Cell Capacitance Simulator - SCAPS 1D توسط بورگلمن و همکارانش برای شبیه سازی ویژگیهای الکتریکی سلولهای خورشیدی ناهمگون لایه نازک ، با حل معادلات اساسی دستگاه نیمهرسانا تحت شرایط حالت پایا توسعه داده شده است.[8]
-2 روش شبیه سازی
2-1 روش و مدل
پیکربندی متداول PSCs - شکل -1 الف - به صورت اتصال لایه ای p-i-n با مادهی پروسکایت قرار گرفته بین لایهی - n لایه انتقال الکترون - - ETL نظیر - TiO2: و لایه - p لایهی انتقال حفرهی - HTM - نظیر - Spiro بر روی زیر لایه اکسید رسانای شفاف TCO - نظیر - FTO می باشد که Au به عنوان یک تماس فلزی عمل میکند. در مقایسه با ساختار متداول، دو لایه معیوب فرضی، بین Tio2 و پروسکایت - IL1 - و لایهی پروسکایت با - IL2 - HTM در مدل شبیه سازی قرار گرفته - شکل -1 ب - تا چگالی و ضخامت لایه معیوب در شبیه سازی سلول خورشیدی پروسکایتی وارد گردد.
