24108

CHE3 246

دكتري

شيمي - معدني

شيمي

25/06/1403

98 ص.

دكتر ولي‌اله ميرخاني , دكتر مجيد مقدم , دكتر شهرام تنگستاني‌نژاد

دكتر ايرج محمدپور بلترك , دكتر رضا كشاورزي

سلولهاي خورشيدي پروسكايتي، , پوششهاي جاذب نور فرابنفش، , خودتميزشوندگي، , مقاومت سايشي بالا , AZO و ZnO،

سلول‌هاي خورشيدي پروسكايت حاوي هاليدهاي آلي فلزي به كارايي تبديل انرژي بالايي تا 25.8٪ دست يافته‌اند، اما از نظر پايداري بلندمدت در برابر عوامل محيطي مانند تابش ماوراء بنفش و رطوبت محيط دچار مشكلاتي هستند. در اين مقاله، دو پوشش شفاف چندمنظوره مختلف حاوي AZO و ZnO به‌عنوان جاذب‌هاي پرتو UV در جلوي سلول‌هاي خورشيدي پروسكايت (PSCs) به كار گرفته شده است. اين استراتژي به منظور بهبود پايداري بلندمدت PSCها در برابر تابش UV طراحي شده است. علاوه بر اين، پوشش‌هاي ارائه‌شده داراي دو نقش اضافي ديگر شامل خودتميزكنندگي و مقاومت بالا در برابر سايش هستند. در اين راستا، پوشش AZO نسبت به پوشش ZnO مقاومت بيشتري در برابر سايش نشان داد. خواص خودتميزكنندگي فوتوكاتاليستي اين پوشش‌هاي تهيه‌شده آن‌ها را در برابر آلاينده‌هاي محيطي پايدار مي‌سازد. علاوه بر اين، ويژگي‌هاي مكانيكي مناسب مانند سختي بالا و ضريب اصطكاك پايين كه منجر به مقاومت بالا در برابر سايش مي‌شود، از ديگر خصوصيات اين پوشش‌ها است. مطالعات پايداري تحت تابش ماوراء بنفش نشان داد كه هنگامي كه اين سلول‌ها در معرض تابش ماوراء بنفش با شدت معادل نور خورشيد و در زاويه عمود قرار مي‌گيرند، سلول‌هاي مرجع پس از تقريباً 40 روز به كارايي صفر رسيدند. با اين حال، سلول‌هاي خورشيدي مبتني بر ZnO و AZO پس از حدود 240 و 365 روز تحت تابش عمود نور خورشيد ماوراء بنفش به كارايي صفر رسيدند. اين مدت زمان تحت شرايط واقعي به‌طور قابل توجهي بيشتر خواهد بود، زيرا خورشيد تنها براي تعداد محدودي از ساعت‌ها در روز به‌طور عمود مي‌تابد. از آنجايي كه AZO داراي انتقال نور بالاتري در ناحيه مرئي نسبت به ZnO است، سلول‌هاي پروسكايت با لايه‌هاي حفاظتي AZO كارايي بالاتري نسبت به سلول‌هاي پروسكايت با لايه‌هاي ZnO دارند. شايان ذكر است كه ويژگي‌هاي ذكر شده اين پوشش‌ها را براي استفاده به عنوان شيشه محافظ در تمام انواع سلول‌هاي خورشيدي مناسب مي‌سازد.

: Perovskite solar cells,, , UV protective, , Self-cleaning, , High wear-resistance , AZO and ZnO

Stability enhancement of perovskite solar cells using multifunctional inorganic materials with UV protective, self cleaning, and high wear resistance properties

شيمي معدني

Organometal halide perovskite solar cells have achieved a high power conversion efficiency of up to 25.8%, but they suffer from poor long-term stability against environmental factors such as ultraviolet irradiation and humidity. In this study, two different multifunctional transparent coatings containing AZO and ZnO porous UV light absorbers were employed on the front of the perovskite solar cells (PSCs). This strategy is designed to improve the long-term stability of PSCs against UV irradiation. Moreover, the coatings exhibit two additional roles: self-cleaning and high wear resistance. In this regard, the AZO coating showed higher wear resistance compared to the ZnO coating. The photocatalytic self-cleaning properties of these prepared coatings enhance their stability against environmental pollutants. Furthermore, appropriate mechanical properties, such as high hardness and low coefficient of friction, contribute to their high resistance against wear. Stability studies under ultraviolet light demonstrated that when these cells are exposed to ultraviolet light with an intensity equivalent to sunlight and at a perpendicular angle, the reference cells reached zero efficiency after approximately 40 days. However, the solar cells based on ZnO and AZO reached zero efficiency after about 240 and 365 days, respectively, under perpendicular ultraviolet sunlight. This duration will be significantly longer under real conditions, as the sun only shines perpendicularly for a limited number of hours each day. Since AZO has higher light transmission in the visible region compared to ZnO, perovskite cells with AZO protective layers exhibit higher efficiency than those with ZnO layers. It is worth noting that these features make these coatings suitable for use as cover glass in all types of solar cells.

3