مقاله پژوهشی: اثر ضخامت لایه انتقال دهنده حفره بر عملکرد سلول های خورشیدی پروسکایتی با ساختار تخت و نانویی

سلول های خورشیدی پروسکایت (PSCs) به عنوان فناوری فتوولتائیک نویدبخش شناخته می شوند، اما افزایش بازدهی آن ها به دلیل محدودیت های جذب نور و انتقال بار با چالش هایی مواجه است. لایه انتقال دهنده حفره (HTL) یکی از اجزای کلیدی در بهبود عملکرد این سلول هاست که در استخراج حفره، مسدود کردن الکترون ها و کاهش بازترکیب در مرز پروسکایت/ الکترود نقش مهمی دارد. این مطالعه با استفاده از شبیه سازی اپتوالکتریکی به روش المان محدود، تاثیر ضخامت HTL بر عملکرد PSCها را با مقایسه ساختارهای تخت و نانوبافت بررسی می کند. نتایج نشان می دهد که ساختارهای تخت عملکرد پایداری در دامنه وسیعی از ضخامت های HTL دارند و بهترین بازدهی را در حدود ۵۰ و ۳۵۰ نانومتر نشان می دهند. در مقابل، سلول های نانوبافت نرخ تولید حامل را افزایش داده و بهترین عملکرد را در ضخامت های حدود ۸۰  نانومتر و ۵۵۰  نانومتر دارند. با این حال، در ضخامت های متوسط، به دلیل تولید غیریکنواخت حامل، کاهش قابل توجهی در بازدهی مشاهده می شود. این سلول ها به صورت مستمر در طیفی از ضخامت های HTL  از همتایان تخت خود بهتر عمل می کنند و در مقایسه با سلول های تخت که دارای PCE حدود ۱۴% هستند، به مقادیر تا ۱۸%⁓ در ۸۰ نانومتر و ۵۵۰ نانومتر دست می یابند. به صورت مشابه،  برای سلول های نانوبافت در حدود mA/cm²  ۲۳ به اوج خود می رسد، در حالی که برای سلول های تخت زیر mA/cm² ۲۰ باقی می ماند.  این یافته ها بر اهمیت بهینه سازی ضخامت HTL در طراحی PSC ها برای دستیابی به بیشینه بازدهی تاکید می کند.

کلیدواژه ها:

سلول خورشیدی پروسکایت ، مهندسی مرز ، ضخامت لایه انتقال دهنده حفره ، نانوبافت ، افزایش بازدهی