بهینه سازی لایه های مختلف انتقال دهنده حفره بر عملکرد سلول خورشیدی پروسکایت

چکیده مقاله

نسل جدید سلول¬های خورشیدی پروسکایت با فرمول عمومی RNH3MX3 می¬باشد که در آن R=CnH2n+1، M=Pb و X=I, Br, Cl می¬باشد. بدلیل بالا بودن هزینه ساخت این سلول¬ها و پرهیز از سعی و خطا استفاده از مواد ارزان قیمت اثر لایه¬های مختلف بر عملکرد سلول قبل از هر گونه ساخت شبیه¬سازی گردید سپس با استفاده از نتایج آن ضخامت و نوع ماده محاسبه شده در فرآیند ساخت استفاده می¬گردد. ساختار سلول خورشیدی پروسکایتی مورد استفاده در شبیه سازی متشکل از یک لایه¬ی جاذب CH3NH3PbI3، لایه¬های انتقال دهنده¬ی حفره ( NPB،PEDOT:PSS ، Spiro-MeOTAD،MEH-PPV ،P3HT) و TiO2به عنوان لایه¬ی انتقال دهنده¬ی الکترون، FTO آند و Au به عنوان کاتد مورد استفاده قرار گرفته است (شکل1). به منظور بررسی نقش لا یه¬ی انتقال دهنده¬ی حفره (HTM) در رابط¬های مختلف بر روی عملکرد سلول¬های خورشیدی پروسکایت، یک شبیه¬سازی از دستگاه با استفاده از نرم افزارهای AMPS و SCAPS انجام می¬گیرد. با استفاده از پارامترهای شبیه¬سازی ابتدا ضخامت لایه¬ی جاذب 400 نانومتر فرض شده و بهینه از ضخامت¬های مواد لایه¬ی انتقال دهنده¬ی حفره: NPB، PEDOT:PSS، Spiro-MeOTAD ،MEH-PPV و P3HT به ترتیب: 100، 150،150، 150 و 100 نانومتر بدست آمده است .سپس با استفاده از مقادیر بهینه¬ی لایه¬های HTM به بهینه¬ی 450 نانومتری از لایه¬ی جاذب می رسیم. پس از آن با استفاده از مقادیر بهینه¬ی لایه¬های مختلف پارامترهای فتوولتائیک محاسبه شده توسط سلول خورشیدی با لایه¬های HTM متفاوت: NPB،PEDOT:PSS ، Spiro-MeOTAD،MEH-PPV ،P3HT محاسبه شده است (جدول1) .که نشان می دهد لایه¬ی PEDOT:PSS دارای بازده 21.60% می¬باشد. لذا لایه¬ی PEDOT:PSS جایگزین مناسب برای ماده گران قیمت Spiro-MeOTAD می¬باشد.