استفاده از نقاط کوانتومی اکسید گرافن در سلول خورشیدی پروسکایت

چکیده کربن یک عنصر فراوان در طبیعت و نسبتا ارزان­قیمت است که می­تواند هزینه ساخت سلول خورشیدی را بطور قابل توجهی کاهش دهد. در سال­های اخیر ترکیبات کربنی بطور ویژه جهت استفاده در سلول خورشیدی پروسکایت مورد توجه و بررسی قرار گرفته­اند. در این تحقیق، نقاط کوانتومی اکسید گرافن در سلول خورشیدی پروسکایت مسطح مورد استفاده قرار گرفته­اند. بدین منظور، نقاط کوانتومی اکسید گرافن به روش هیدروترمال سنتز شده­اند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از این ذرات نشان می­دهد که اندازه نقاط کوانتومی اکسید گرافن کوچکتر از ۱۰ نانومتر می­باشد. این نقاط کوانتومی سپس جهت ساخت سلول خورشیدی با ساختار ITO/GOQD/MAPbI۳/Spiro-OMETAD/Ag، به روش لایه نشانی چرخشی بر روی زیرلایه اکسید قلع-ایندیوم (ITO) لایه نشانی می­شوند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز پراش پرتو ایکس از لایه پروسکایت نشان می­دهند که این لایه با ساختار کریستالی مناسب، به صورت یکنواخت و پیوسته بر روی لایه نقاط کوانتومی اکسید گرافن لایه نشانی شده است. همچنین، بررسی شدت نورتابی لایه پروسکایت لایه نشانی شده بر روی نقاط کوانتومی اکسید گرافن، در مقایسه با شدت نورتابی لایه پروسکایت بر روی ITO نشان می­دهد که انتقال الکترون از لایه پروسکایت به نقاط کوانتومی اکسید گرافن بطور موثری اتفاق می­افتد و در نتیجه نورتابی لایه پروسکایت در حالت مجاورت با لایه نقاط کوانتومی اکسید گرافن به میزان قابل توجهی کاهش می­یابد. سلول خورشیدی پروسکایت مسطح ساخته شده، عملکرد بسیار مناسبی با مشخصات جریان اتصال کوتاه (Jsc) mA/cm۲ ۹/۲۱، ولتاژ مدار باز (Voc) V ۰۲/۱، ضریب پرشدگی (FF) ۶۷/۰ و بازده تبدیل توان (PCE) % ۱۵ نشان می­دهد. این نتایج بیانگر ویژگی مناسب نقاط کوانتومی اکسید گرافن به عنوان ماده انتقال­دهنده الکترون در سلول خورشیدی پروسکایت می­باشد.

کلیدواژه ها:

پروسکایت ، سلول خورشیدی ، اکسید گرافن ، نقاط کوانتومی ، ساختار مسطح