طراحی و بهینه‌سازی کاواک‌های نوری در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی نیمه‌شفاف برای بهبود مدیریت نور

Abstract

در این پژوهش، معماری چندلایه‌ای glass/ITO/TiO₂/Perovskite/PCBM/MoO₃/Ni/Ag/MoO₃/Air با هدف بهینه‌سازی مدیریت نور در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی نیمه‌شفاف طراحی و تحلیل شد. تحلیل اپتیکی با روش ماتریس مشخصه و برای تابش دوطرفه انجام گرفت. نتایج نشان داد که نسبت بهینه ضخامت لایه‌های دی‌الکتریک MoO₃ برابر با ۱٫۱ = f بوده و ضخامت‌های بهینه آن‌ها به ترتیب حدود ۴۵ و ۵۰ نانومتر است. همچنین ضخامت بهینه نقره ۸ نانومتر تعیین شد و لایه نیکل با ضخامت ۱ نانومتر برای حفظ عملکرد الکتریکی در نظر گرفته شد. بررسی ضخامت لایه پروسکایت نشان داد که چگالی جریان نوری با افزایش ضخامت افزایش می‌یابد، اما این افزایش پس از حدود ۴۰۰ نانومتر به حالت اشباع می‌رسد. تحلیل طیفی نشان می‌دهد که تابش از سمت الکترود نیمه‌شفاف موجب جذب نوسانی در بازه‌های ۴۲۵-۴۷۵ و ۵۵۰-۶۲۵ نانومتر و تغییر رنگ قابل کنترل می‌شود، در حالی که تابش از سمت شیشه جذب یکنواخت‌تری ارائه می‌دهد. این نتایج چارچوبی مؤثر برای طراحی سلول‌های پروسکایتی نیمه‌شفاف با عملکرد اپتیکی بهینه و ظاهر قابل تنظیم فراهم می‌کند.