ساخت و بهینه سازی سلول های خورشیدی پروسکایتی صفحه ای با به کارگیری ساختارهای دولایه ای انتقال دهنده الکترون TiO۲/SnO۲، TiO۲/WO۳ و SnO۲/WO۳

در سلول های خورشیدی پروسکایتی (PSCs)، تخلیه موثر الکترون ها و کاهش بازترکیب زوج های الکترون-حفره در فصل مشترک لایه انتقال دهنده الکترون (ETL)/پروسکایت، برای دستیابی به عملکرد بالاتر ضروری است. در این پژوهش، اثر حضور یک لایه بسیار نازک اکسید فلزی با ضخامت کمتر از ۱۰ نانومتر بر روی ETL اصلی با ضخامت ۵۰ نانومتر در بهبود عملکرد فتوولتاییکی سلول، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، مجموعه کاملی از ساختارهای دولایه ای برای سه ماده اکسید فلزی ETL رایج در PSC ها یعنی TiO۲، SnO۲ و WO۳ به روش دقیق و تکرارپذیر کندوپاش بسامد رادیویی، لایه ­نشانی شد و عملکرد آن ها به عنوان ETL در سلول، مورد مقایسه قرار گرفت. مشخصه­ یابی­ های ساختاری و الکتریکی سلول ها و ETL های مختلف، توسط پراش پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، طیف سنجی UV-vis، آنالیز مت-شاتکی و نمودارهای J-V مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شد که به کارگیری ساختارهای دولایه ای TiO۲/SnO۲-UTL، TiO۲/WO۳-UTL و SnO۲/WO۳-UTL با ایجاد صف بندی موثرتر ترازهای انرژی، بازدهی سلول را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. از سوی دیگر، با استفاده از ساختارهای دولایه ای معکوس آن ها یعنی SnO۲/TiO۲-UTL، WO۳/TiO۲-UTL و WO۳/SnO۲-UTL بازدهی سلول ها کاهش یافت. نتایج حاصل شده، یک رهیافت ساده و امیدبخش را برای طراحی موثرتر ادوات فتوولتاییکی با عملکرد بهبودیافته پیشنهاد می­ دهد.

کلیدواژه ها:

سلول خورشیدی پروسکایتی صفحه ای ، کندوپاش بسامد رادیویی ، SnO۲ ، WO۳ ، TiO۲