طراحی، شبیه سازی و بهینه سازی سلول های خورشیدی مبتنی بر پروسکایت، ZnO و گرافن

در حال حاضر، نیاز به انرژی های اولیه و ثانویه همواره برای برآورده کردن انرژی مورد نیاز بشر در حالافزایش است. در حقیقت منابع متشکل از سوخت های فسیلی محدود هستند و در عین حال استفاده ازاین منابع می تواند مشکلات زیست محیطی و آلودگی را به همراه آورد. در دو دهه گذشته سلول هایخورشیدی به عنوان جایگزینی برای تولید انرژی های تجدیدپذیر، پایدار و عاری از آلودگی مورد استفادهقرار گرفته اند. بهره تبدیل توان به شدت به ساختار دستگاه و فرایند ساخت سلول خورشیدی بستگیدارد. از مواد گوناگونی به عنوان لایه انتقال در سلول ها مورد استفاده قرار گرفته است (TIO(2 یکی از این مواد است که به طور گسترده ای به عنوان لایه انتقال الکترون مورد استفاده قرار گرفته است، اما در حال حاضر ZnO یک ماده مهم و قابل توجه دیگری است که اخیرا بیش ازمورد استفاده قرار گرفته است. همچنین سلول های خورشیدی پروسکایت نسل جدید سلول های خورشیدی به شمار می روند. در حال حاضر سلول های خورشیدی پروسکایت (PSC) به عنوان یک دستگاه امیدوارکننده در صنعت الکترونیک به دلیل بهره تبدیل توان بالا و نیز ساخت با هزینه ای به نسبت کمتر از ساخت یک سلولخورشیدی معمولی و همچین قابلیت انعطاف پذیری بالا که منجر به استفاده از پروسکایت بر روی انواعزیرلایه های مختلف شده می باشد. همچنین استفاده از گرافن به عنوان مهمترین ماده فتوولتاییکبنیادی برای تبدیل فتوانرژی پدیدار و مورد استفاده قرار گرفته است. از گرافن به عنوان الکترود شفاف، بهعنوان لایه فعال بین لایه ها، لایه انتقال الکترون و حفره یا به عنوان لایه جداکننده الکترون و حفره درساخت سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله هدف، یافتن بهترین ساختار بابالاترین بهره تبدیل توان در سلول های خورشیدی است و در ادامه خواهیم دید که با استفاده توامنو گرافن به بهره تبدیل توان 61 درصدی با هزینه ساخت پایینی دست خواهیم یافت.

کلیدواژه ها:

سلول های خورشیدی ، پروسکایت ، ZnO ، گرافن ، بهره تبدیل توان