23634

CHE2 886

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي معدني

شيمي

بهمن ماه 1402

85 ص.

رضا كشاورزي

ولي اله ميرخاني

سلول¬هاي خورشيدي پروسكايتي , كربن , ، لايه انتقال دهنده حفره , مقياس بزرگ

با پيشرفت سريعتحقيقات سلول خورشيدي در سال‌هاي اخير، سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي مبتني بر كربن(HTL-Free Carbon-Based PSCs) نامزدهاي اميدواركننده‌اي براي نسل جديدي از فناوري‌هاي فتوولتائيك بسيار كارآمد هستند كه افزايش مقياسدر اين نوع از سلول¬هاي خورشيدي، يك گام اساسي به سمت تجاري‌سازي است. به¬كارگيري كربن به¬جاي طلا به¬عنوان الكترود مقابل و حذف لايه انتقال¬دهنده حفره، اين نوع از سلول¬هاي خورشيدي مبتني بر كربن را ازنظر اقتصادي بسيار به¬صرفه و ارزان قيمت و از لحاظ فوتوولتائيكي بسيار پايدار كرده¬است. پايداري بالا در سلول¬هاي خورشيدي پروسكايتي مبتني بر كربن بدون HTL نسبت به سلول¬هاي خورشيدي معمولي، وجه تمايز اصلي در جهت تجاري¬سازي است. در آزمايشگاه¬هاي پژوهشي، ساخت سلول¬هاي خورشيدي پروسكايتي با بازدهي بالا معمولاً در مقياس-هاي كوچك 09/0 سانتي¬متر مربع صورت مي¬گيرد. در حالت عملياتي و شرايط واقعي، آنچه به جهت پياده سازي بر روي پنل¬هاي خورشيدي كاربرد دارد، مقياس بزرگ از سلول¬هاي خورشيدي است. مقياس بزرگ به ابعاد cm2 1 و بيشتر از آن اطلاق مي¬شود. يك ماژول خورشيدي، مجموعه¬اي از سلول-هاي خورشيدي است كه بايد داراي مقياس بزرگ باشند. هر مقياسي كوچك¬تر از 1 سانتي¬متر مربع، كارايي لازم را به جهت استفاده در ماژول خورشيدي ندارد و امكان قابل اجرا بودن و پياده¬سازي را محدود مي¬كند. در اين پژوهش، ابتدا سلول خورشيدي پروسكايتي مبتني بر كربن بدون لايه انتقال دهنده حفره در مقياس 09/0 سانتي¬متر مربع ساخته¬شد. پس از بهينه¬سازي¬هايي از جمله؛ روش لايه-نشاني لايه TiO2 فشرده، شرايط محيط لايه¬نشاني لايه پروسكايت و ضخامت لايه كربن، سلول خورشيدي پروسكايتي مبتي بر كربن بدون لايه انتقال دهنده حفره در مقياس 1سانتي¬متر مربع با پيكربندي Glass/FTO/Dense TiO2/Mesoporous TiO2/Perovskite /Carbon ساخته¬شد كه بازدهي 45/11 درصد و پايداري طولاني مدت از خود نشان داد (حفظ 90 درصد بازدهي اوليه در برابر شرايط محيط بدون هيچ¬گونه كپسوله كردن). در اين راستا آناليزهاي زاويه تماس با آب، پراش پرتو ايكس (XRD)¬،ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FE-SEM)، آناليزهاي اپتيكي مانند اسپكتروسكوپي مرئي-فرابنفش (UV-Vis) و طيف¬سنجي فوتولومينسانس(PL) و آناليزهاي فوتوولتاييك نظير جريان- ولتاژ و بازده تبديل فوتون فرودي به جريانIPCE))، جهت بررسي لايه¬ها و سلول خورشيدي استفاده شد.

Perovskite Solar Cells , , Carbon , Hole Transport Layer, , Large Scale

Large Scale Carbon-Based Perovskite Solar Cell

شيمي معدني

With the rapid progress of solar cells research in recent years, carbon-based perovskite solar cells (HTL-Free Carbon-Based PSCs) are promising candidates for a new generation of highly efficient photovoltaic technologies.Scaling-up this type of solar cells is a step forward and basically towards commercialization. Using carbon instead of gold as the opposite electrode and removing the hole transporting layer has made this type of carbon-based solar cells economically very reasonable and very stable in terms of photovoltaics. High stability in carbon-based perovskite solar cells without HTL compared to conventional solar cells is the main difference in the direction of commercialization. In research laboratories, the production of perovskite solar cells with high efficiency is usually done on small scales, usually 0.09 square centimeters. In operational mode and real conditions, what is used for implementation on solar panels is a large scale of solar cells. Large scale refers to dimensions of 1 cm2 and more. A solar module is a set of solar cells that must have a large scale. Any scale smaller than 1 square centimeter does not have the necessary efficiency to be used in the solar module and limits the possibility of applicability and implementation. In this research, first, a perovskite solar cell based on carbon without a hole transporting layer was made on a scale of 0.09 square centimeters. After optimizations including; Layer-identification method of compact TiO2 layer, perovskite layer-identification environment conditions and carbon layer thickness, carbon-based perovskite solar cell without hole transport layer on a scale of 1 square centimeter with Glass/FTO/Dense TiO2/Mesoporous TiO2/Perovskite /Carbon structure was made, which showed 11.45% efficiency and long-term stability (maintaining 90% initial efficiency against environmental conditions without any encapsulation). In this regard, water contact angle analyses, X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), optical analyzes such as visible-ultraviolet spectroscopy (UV-Vis) and photoluminescence spectrum (PL) and photovoltaic analyzes such as current-voltage and conversion efficiency of incident photon to IPCE current) were used to investigate the function of the layers and solar cells.

3