بررسی لایه¬ های نازک پروسکایت بر پایه قلعی (CH3NH3SnI3) بهمنظور استفاده در سلول ¬های خورشیدی
کلمات کلیدی:
تبخیر, سلول خورشیدی, فوتوولتانیک, گاف انرژی, لایه نازکچکیده
موضوع اصلی در این تحقیق بررسی لایههای نازکی پروسکایتی بر پایه قلعی (CH3NH3SnI3) میتایل امونیم یدید قلعه و استفاده از آن در سلولهای خورشیدی نسل جدید است که هدف از آن دستیابی به سولر سیستمهای است که هم کارکرد بالا داشته و علاوه بر غیر سمی بودن دارای پایداری بیشتر هم باشد. بررسيهاي پارامترهاي ساختاري و آپتيکي لايههای قلعی آیوداید SnI2 نشان داد این ماده ميتواند بهعنوان ماده فعال در سلولهاي خورشيدي پروسکايتي بدون سرب بهکار رود. بههمین منظور، یک پروسکایت بر پایه قلعی با ساختار CH3NH3SnI3 از طریق یک روش لایهنشانی دومرحلهای چرخشی-تبخیری در موجودیت محلول ايزوپروپانول ساخته شده و پس از بررسی پارامترهای مؤثر در لایهنشانی از قبیل درجه حرارت حرارتدهی و همچنین درجه حرارت منبع تبخير محلول، مقادیر مطلوب آنها به دست آمد. نتایج مطالعه اثر حرارتدهی بر ویژگیهای آپتیکی و مورفولوژی سطحی آن نشان داد که حرارت حرارتدهی در محدوده °C 75 تا °C150 روی لایه نازک SnI2 تأثیر زیادی بر جهتگیری ترجیحی لایهها دارد. دمای حرارتدهی بهینه برای این پیشماده پروسکایت نزدیک به دمای °C 100 بهدست آمد و در این دما گاف انرژی آن از eV 86/1 به حدود eV 42/1 کاهش یافت و در ساختار سلول خورشیدی متخلخل در مقیاس آزمایشگاهی بهکار برده شد. کارکرد سلول به مقدار مطلوب 2.06 فیصد ميرسد که بهطور نسبی 46 فیصد کارکرد سلول خورشیدی را نسبت به نمونه بدون تبخير محلول افزایش میدهد.
مراجع
Amrollahi Bioki, H., Moshaii, A., and Borhani Zarandi, M. (2021)."In-situ additive engineering of PbI2 framework by dopamine for improving performance of mesostructure CH3NH3PbI3 solar cells," Nanochemistry Research, 6 239-247
Flatken, M. A., Radicchi, E., Wendt, R., Buzanich, A. G., Härk, E., Pascual, J. et al. (2022). "Role of the Alkali Metal Cation in the Early Stages of Crystallization of Halide Perovskites," Chemistry of Materials, 34 1121-1131
Gao, W., Gao, X., Abtew, T. A., Sun, Y.-Y., Zhang, S., & Zhang, P. (2016). "Quasiparticle band gap of organic-inorganic hybrid perovskites: Crystal structure, spin-orbit coupling, and self-energy effects," Physical Review B, 93 085202
Long, C.-Y., Wang, N., Huang, K.-Q., Li, H.-Y., Liu, B., and Yang, J.-L. (2020). "Two-step processed efficient perovskite solar cells via improving perovskite/PTAA interface using solvent engineering in PbI2 precursor," Chinese Physics B, 29 048801
Mohanty, S., Mangal, S., and Singh, U. P. (2023). "Synthesis and characterization of Methylammonium tin iodide (CH3NH3SnI3) absorber layer for photovoltaic applications," Materials Today: Proceedings, 2023/06/19/
Noel, N. K., Stranks, S. D., Abate, A., Wehrenfennig, C., Guarnera, S., Haghighirad, A.-A. et al. (2014). "Lead-free organic–inorganic tin halide perovskites for photovoltaic applications," Energy & Environmental Science, 7 3061-3068.
Pandech, N., Kongnok, T., Palakawong, N., Limpijumnong, S., Lambrecht, W. R., and Jungthawan, S. (2020) "Effects of the van der Waals interactions on structural and electronic properties of CH3NH3(Pb, Sn)(I, Br, Cl)3 halide perovskites," ACS Omega, 5 25723-25732.
Pazoki, M., Imani, R., Röckert, A., and Edvinsson, T. (2022). "Electronic structure of 2D hybrid perovskites: Rashba spin–orbit coupling and impact of interlayer spacing," Journal of Materials Chemistry A, 10 20896-20904
Stoumpos, C. C., Malliakas, C. D., and Kanatzidis, M. G. (2013). "Semiconducting tin and lead iodide perovskites with organic cations: phase transitions, high mobilities, and near-infrared photoluminescent properties," Inorganic Chemistry, 52 9019-9038
Weiss, M., Horn, J., Richter, C., and Schlettwein, D. (2016)."Preparation and characterization of methylammonium tin iodide layers as photovoltaic absorbers," Physica Status Solidi (A), 213 975-981
Zhao, X., and Park, N.-G. (2015). "Stability issues on perovskite solar cells," Photonics, 2 1139-1151.
