27746

ساخت و مشخصه¬يابي سلول خورشيدي پروسكايتي با هدف بررسي اثر تغييرات شدت نور بر پارامترهاي عملكردي آن

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

1398

1401/7/23

دكتر علي صدر

مهندسي برق

چكيده سلول¬هاي خورشيدي پروسكايتي با بازدهي تبديل توان بالاتر از 5/25 درصد و فرآيند ساخت سريع و ارزان، از اميدواركننده¬ترين فناوري¬هاي اين حوزه جهت جايگزيني سلول¬هاي خورشيدي رايج سيليكوني هستند. با اين حال، وجود برخي عوامل محدودكننده مانند انواع مختلف ساز و كار¬هاي بازتركيب حامل¬هاي بار، منجر به عدم تكرارپذيري در ساخت سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي با بازدهي بالا شده است. يكي از بهترين روش¬ها براي درك بهتر ساز و كار¬هاي بازتركيب و اثر آن¬ها بر عملكرد سلول¬هاي خورشيدي، بررسي تغييرات پارامترهاي عملكردي سلول¬هاي خورشيدي تحت شدت نورهاي مختلف است. به همين منظور، در اين كار ابتدا يك دستگاه تغييردهنده شدت نور طراحي و پياده¬سازي شد تا بتوان با بررسي تاثيرات تغيير شدت نور تابشي به يك نمونه، رفتار سلول¬هاي خورشيدي را مورد بررسي قرار داد. علاوه بر اين، به منظور بررسي اثر غلظت جوهر پروسكايت، چهار نمونه جوهر پروسكايت با غلظت¬هاي 45/1، 3/1، 15/1 و 1 مولار براي ساخت سلول خورشيدي مورد استفاده قرار گرفت تا بتوانيم به يك مقدار بهينه براي غلظت جوهر پروسكايت دست پيدا كنيم. براي مشخصه¬يابي لايه‌هاي نشانده¬شده و سلول¬هاي خورشيدي حاصل، از مشخصه¬يابي¬هاي نوري PL و UV-Vis، مشخصه¬يابي چگالي جريان – ولتاژ(J-V) ، بازدهي كوانتومي خارجي و همچنين بررسي اثر تغيير شدت نور بر پارامترهاي عملكردي سلول¬هاي خورشيدي استفاده شده است. در اين پژوهش، سلول¬هاي خورشيدي پروسكايتي ساخته¬شده با غلظت 3/1 مولار با بيشينه بازدهي 43/13 درصد در مقايسه با سلول‌هاي خورشيدي با بيشينه بازدهي 04/12، 41/10 و 02/8 درصد براي غلظت‌هاي 45/1، 15/1 و 1 مولار بدست آمدند كه نشان¬دهنده كيفيت بهتر لايه¬هاي فعال براي لايه¬هاي با غلظت 3/1 مولار است. همچنين نتايج حاصل از بررسي اثرات شدت نور بر پارامترهاي عملكردي نشان دادند كه لايه¬هاي فعال با غلظت 3/1 مولار در مقايسه با ساير لايه¬ها، مقدار بازتركيب حامل-هاي بار كمتري را از خود نشان مي¬دهند. كليدواژه¬ها: سلول¬ خورشيدي پروسكايتي، شدت نور تابشي، بازتركيب دو مولكولي، بازتركيب به كمك تله

1401/10/17

Fabrication and characterization of Perovskite Solar Cell to investigate the effect of light intensity variations on its functional parameters

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract Perovskite solar cells with power conversion efficiency higher than 25.5% and a fast and cheap manufacturing process are one of the most promising technologies in this field to replace silicon solar cells. However, the presence of some limiting factors, such as different types of charge carrier recombination mechanisms, has led to the lack of reproducibility in the fabrication of perovskite solar cells with high efficiency. One of the best ways to better understand the recombination mechanisms and their effect on the performance of solar cells is to investigate the changes in the performance parameters of solar cells under different light intensities. For this purpose, in this work, a light intensity changer setup was designed and built so that the behaviour of solar cells can be investigated by examining the effects of changing the intensity of light irradiated to a sample. In addition, to investigate the effect of perovskite ink concentration, four samples of perovskite ink with concentrations of 1.45, 1.3, 1.15 and 1 M were used to fabricate solar cells so that we can reach an optimal value for ink concentration. PL and UV-Vis optical analysis, current density-voltage (J-V) characterization, external quantum efficiency, and the effect of changing light intensity on the functional parameters of solar cells have used to characterize the implanted layers and the resulting solar cells. In this research, perovskite solar cells made with a concentration of 1.3 M with a maximum efficiency of 13.43% compared to solar cells with a maximum efficiency of 12.04%, 10.41% and 8.02% for concentrations of 1.45, 1.15 and 1 M were obtained, which indicates the better quality of active layers for layers with 1.3 M concentration. Also, the results of investigating the effects of light intensity on functional parameters showed that active layers with a concentration of 1.3 M show a lower amount of recombination compared to other layers. Keywords: Perovskite Solar Cell, Radiant Light-Intensity, Bimolecular Recombination, Trap-assisted Recombination

سلول خورشيدي پروسكايتي , شدت نور تابشي , بازتركيب دو مولكولي , بازتركيب به كمك تله

Perovskite Solar Cell , Radiant light intensity , Bimolecular recombination , Trap-assisted recombination

Alireza Nazaripour

Dr. Ali Sadr