سنتز پروسکایت های هیبرید هالید سرب مخلوط کاتیونی بر پایه سزیم با کاربرد در سلول خورشیدی

با وجود بازدهی بالا برای سلول های خورشیدی پروسکایت هیبریدی آلی MAPbI3 ، پایداری کوتاه مدت آن در شرایط کاری به سبب تجزیه اجزاء آلی مانع تولید انبوه این نوع سلول ها شده است. از این رو در این پژوهش جز آلی به منظور کاهش دمای سنتز و افزایش بازده سلول و جز معدنی با هدف افزایش پایداری در ترکیب پروسکایت قرار گرفت. از طرفی با افزودن یون برم به ترکیب و جایگزینی جزئی یون ید سعی شد که از ترکیب هالیدها به بازدهی بهتری دست یافت. در نهایت سلول پروسکایت مخلوط هالید و کاتیون ساخته شده با سلول پروسکایت آلی مقایسه شد. خواص اپتیکی لایه ها و میزان توانایی جذب نور توسط لایه جاذب پروسکایت از طریق آنالیز UV-Vis ارزیابی شد. از طیف PL به عنوان آنالیزی برای تشخیص میزان خلوص و بلورینگی پروسکایت استفاده شد. همچنین برای مطالعه دقیق ساختار کریستالی شکل گرفته در لایه ی پروسکایت و شناسایی نوع فازها آنالیز XRD انجام شد. با هدف تعیین مورفولوژی و نوع دانه بندی و یکنواخت ی لایه پروسکایت تصاویر FESEM تهیه شد. نهایتا رفتار فتوولتائیک سلول ها و پایداری آنها با رسم نمودار ولتاژ جریان طی مدت 30 روز بررسی شد. سلول پروسکایت با مخلوط کاتیون و هالید خواص نوری و جوب بهتری نشان داد و مورفولوژی ایده آل سطحی آن شامل دانه هایی یکنواخت با اندازه بیش از یک میکرومتر و کاهش قابل توجه حفرات در لایه پروسکایت متناسب با این موضوع است. پروسکایت پایه با ترکیب MAPbI3 با بیشینه بازدهی 8/47% در نخستین روز حاصل شد. بازدهی این سلول طی مدت یک هفته بیش از 50 % افت کرد و در مدت 2 هفته به طور کلی تجزیه شد که بیانگر عدم پایداری این ساختار است. پروسکایت مخلوط کاتیونی (فرمول در متن اصلی مقاله) بیشینه بازدهی 11/55% را در روز سوم نشان داد. سلول حاصل از این ترکیب کاملا پایدار بوده و طی مدت 30 روز تنها 1 % افت بازدهی نشان داد.

کلیدواژه ها:

سلول خورشیدی پروسکایت ، پروسکایت آلی معدنی ، پروسکایت مخلوط هالید ، پایداری.