دانلود ترجمه مقاله شبیه سازی کارایی سلول خورشیدی پرووسکیت بدون سرب (آی تریپل ای 2022) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

شبیه سازی کارایی سلولهای خورشیدی پرووسکیت بدون سرب

Performance simulation of lead-free perovskite solar cells

چکیده

1. مقدمه

2. آزمایش

3. نتایج و بحث

4. نتیجه گیری

منابع

چکیده

از نرم افزار شبیه سازی سلول های خورشیدی SCAPS برای شبیه سازی سلول خورشیدی پروسکایت مبتنی بر Sn با ساختار طراحی زیرلایه شیشه ای/FTO/ZnO/CH3NH3Snh/Cu2O/Au استفاده شد. اثرات ضخامت لایه جاذب و تراکم نقص و همچنین غلظت پذیرنده بر عملکرد سلول خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت. از نتایج شبیه سازی، مشخص شده است که کاهش تراکم نقص لایه جاذب و بهبود پایداری Sn2+ از موضوعات کلیدی برای تحقیقات آینده هستند. هنگامی که ضخامت CH3NH3SnI3 500 nm باشد و حالت نقص 1×1014cm-3 باشد، عملکرد سلول بیشتر بهبود می یابد و ویِژگیهای بهینه خروجی سلول Voc = 0.917V ، Jsc = 33.148 mA-cm-2، FF = 80.02% و PCE = 23.93٪ می باشد.

آزمایش

     این مقاله مبتنی بر شبیه ساز ظرفیت سلول خورشیدی (SCAPS) (9)، یک نرم افزار شبیه سازی تک بعدی برای انواع سلول های خورشیدی است. این نرم افزار کاربرد گسترده ای در شبیه سازی پارامترهای دستگاه PSC و سایر ساختارهای سلول خورشیدی دارد. از معادله پواسون (معادله (1))، معادله پیوستگی الکترون (معادله (2))، و معادله پیوستگی حفره (معادله (3)) برای به دست آوردن سطح انرژی شبه فرمی حامل، ویژگی های سلول J-V و پاسخ طیفی استفاده شده است.

     که در اینجا ε گذردهی نسبی، NA+ و No+ غلظت پذیرنده و دهنده یونیزه، ψپتانسیل الکترواستاتیکی هستند، Pi و n1 به ترتیب نشاندهنده حفره های گرفته شده و الکترون های گرفته شده هستند، p و n به ترتیب نشان دهنده حفره های آزاد و الکترون های آزاد هستند، x مختصات موقعیت است، Jn و Jp به ترتیب چگالی جریان الکترون ها و حفره ها را نشان می دهند، Rn(x) و Rp(x) به ترتیب نرخ های پیچیده الکترون ها و حفره ها را نشان می دهند، G(x) نرخ تولید و q بار الکتریکی است.

     ساختار سلول خورشیدی پروسکایت بدون سرب که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته، در شکل 1 (a) نشان داده شده است. این ساختار از بالا به پایین شامل یک لایه انتقال حفره/Au الکترود پشتی، لایه جذب نور Cu2O/، لایه انتقال الکترون/ CH3NH3SnI3 ، ZnO/شیشه رسانای شفاف FTO است. در مقایسه با Ti2O، ZnO به عنوان یک لایه انتقال الکترون می تواند فیلم های بزرگتری را بدون تفجوشی در دمای بالا را تهیه کند، و از تحرک الکترونی بالاتری برخوردار است (10). Cu2O به عنوان یک لایه انتقال حفره در مقایسه با sprio-OMeTAD دارای مزایای غیر سمی بودن، هزینه کم و ساخت آسان است. شکل 1 (b) ساختار سطح انرژی و نمودار مهاجرت حامل را نشان می دهد. از شکل مشخص است که از ساختار سطح انرژی، موقعیت باند رسانای (CB) لایه جاذب نور CH3NH3SnI3 بالاتر از سطح نوار رسانایی ZnO است، و موقعیت باند ظرفیت (VB) بالاتر از سطح باند ظرفیت Cu2O است. وقتی نور لایه جذبی را تحریک می کند، حامل های جریان تولید شده نوری می توانند به طور موثری به باند هدایت ETM و باند ظرفیت HTM منتقل شوند. مشاهده می شود که ZnO، CH3NH3SnI3 و Cu2O می تواند به هماهنگی خوبی در سطح انرژی دست یابد که الزامات مهم طراحی ساختار سلول خورشیدی را برآورده می سازد.