تاثیر اکسید نیکل لایه¬نشانی شده به دو روش مختلف بعنوان لایه انتقال دهنده حفره در عملکرد سلول¬خورشیدی پروسکایتی

Abstract

محققان دریافته¬اند که در سلول¬های خورشیدی پروسکایتی نوع n-i-p رساننده¬های حفره با داشتن خواصی از قبیل تحرک حفره بالا، کنترل سطوح HOMO و LUMO در HTMها، توانایی جمع آوری حفره بالا در سطح پروسکایت/HTM باعث بهبود عملکرد می¬شوند. اکسید نیکل (NiO) یکی از مهمترین اکسیدهای فلزی نوعP است که به دلیل هزینه پایین، غیرسمی بودن، شفافیت نوری با کیفیت بالا، یک شکاف باند گسترده بین 6/3 و4 ولت در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته است. بنا به دلایل ذکر شده در این پژوهش از ماده اکسید نیکل به عنوان ماده انتقال دهنده حفره در ساختار FTO/TiO2(bl)/TiO2(me)/CH3NH3PbI3/NiO/Au شده است. برای لایه¬نشانی اکسید نیکل از دو روش لایه¬نشانی چرخشی و تبخیری حرارتی استفاده شد. به منظور تهیه محلول اکسید نیکل برای لایه¬نشانی چرخشی، ابتدا نیکل استات 5/0 مولار در 10 میلی‌لیتر متوکسی اتانول حل شده و سپس 3/0 میلی‌لیتر مونو اتانول آمین به آن اضافه شد و به مدت یک ساعت بر روی همزن مغناطیسی هم زده شد. در نهایت محلول اکسید نیکل سبز رنگ با سرعت 4000 دوربر دقیقه و زمان 60 ثانیه بر روی لایه پروسکایت، لایه نشانی شد و سپس درون کوره تحت دمای 130 درجه به مدت 20 دقیقه بازپخت شد. برای لایه نشانی به روش تبخیری حرارتی ماده اکسید نیکل 99% با استفاده از دستگاه لایه¬نشانی تبخیری حرارتی تحت فشار 4-10×3 ، جریان بوته 65 آمپر،آهنگ لایه¬نشانی 2/0 نانومتر بر ثانیه و ضخامت 40 نانومتر لایه نشانی شد. بعد از ساخت نهایی سلول آنالیز I-V از آن گرفته شد که با توجه به شکل 2 مشاهده می¬شود که سلول ساخته شده به روش لایه نشانی چرخشی دارای بازدهی کمتر از حالت پایه دارد که بررسی و تحقیقات نشان داد که در این روش حلال ماده اکسید نیکل و همچنین دمای بازپخت آن باعث تخریب لایه پروسکایت و درنتیجه کاهش بازدهی می¬شود. اما سلول ساخته شده با روش تبخیری حرارتی باعث افزایش چگالی جریان و درنتیجه افزایش بازدهی می¬شود. از مقایسه این دو روش می¬توان نتیجه گرفت که برای لایه نشانی اکسید نیکل در سلول¬های پروسکایتی با ساختار ذکر شده در بالا نمی¬توان از روش¬های لایه¬نشانی شامل محلول اکسید نیکل استفاده کرد و مناسب ترین روش، روش تبخیری حرارتی است.