اثر آرایه تناوبی نانو کامپوزیت های طلا بر بهره وری سلول های خورشیدی پروسکایت دوگانه بدون سرب

چکیدهدر این مقاله، یک سلول خورشیدی پروسکایت دوگانه بدون سرب مورد مطالعه ی عددی قرار گرفته است و اثر آرایه های تناوبی نانو ذرات کروی طلای پوشش داده شده با نانو میله های سیلیکا و تیتانیا بر روی کارایی سلول خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته است و با اثرآرایه ی نانو ذرات طلای خالص مقایسه شده است. ساختار سلول خورشیدی پروسکایت پیشنهادی به صورت p-i-n بوده و معماری آن به صورت ITO/PEDOT:PSS/Cs۲AgBiBr۶/TiO۲/Ag میباشد. در این مطالعه از روش تفاضل المان محدود در حوزه زمانی۳ سه بعدی با استفاده از ماژول FDTD پکیج نرم افزاری Ansys-Lumerical استفاده شده است. این مطالعه در محدوه ی طول موج نور فرابنفش، ۳۰۰ نانومتر تا مادون قرمز نزدیک۴ ، ۱۱۰۰ نانومتر انجام شده است و طیف جذب نور، شدت میدان الکتریکی، نرخ تولید زوج الکترون-حفره، چگالی جریان اتصال کوتاه و جریان خروجی از سلول خورشیدی محاسبه گردیده است. در این تحقیق مشاهده شد که تاثیر Au@TiO۲ در افزایش کارایی سلول خورشیدی بیشتر از بقیه نانو ذرات میباشد. نتایج این مطالعه نشان میدهد که به کار بردن نانو ذرات Au@Tio۲ باعث افزایش ۱۷/۸%جریان الکتریکی خروجی از سلول و افزایش ۱۷/۸۵%جریان اتصال کوتاه میشود. همچنین وجود این نانوذرات سبب افزایش ۱۰۰ برابری ماکزیمم نرخ تولید الکترون-حفره شده است. این افزایش کارایی میتواند به دلیل میدان نزدیک پلاسمونی و نوع پراکندگی امواج از طریق این ذرات باشد. همچنین با تغییر مکان نانو آرایه Au@SiO۲در قسمت بالایی، میانی، و پایینی لایه پروسکایت، تاثیر مکان نانوذرات بر روی کارایی سلول های خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفت.

کلیدواژه ها:

سلول خورشیدی ، پروسکایت بدون سرب ، اثر پلاسمونیک ، روش تفاضل المان محدود در حوزه زمانی