24163

CHE2 904

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي معدني

شيمي

بهمن ماه 1402

76ص.

دكتر ولي اله ميرخاني , دكتر رضا كشاورزي

دكتر مجيد مقدم , دكتر ايرج محمدپور بلترك

سلول خورشيدي پروسكايت , لايه انتقال‌دهنده الكترون , لايه TiO2 مزومتخلخل قالب‌گيري شده , بلورينگي TiO2 , كوپليمر بلوكي P123.

سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي به عنوان نمايندگان نسل سوم از اين فن‌آوري، خصوصياتي جذاب دارند كه آن‌ها را از نسل‌هاي قبلي متمايز مي‌كند. اين سلول‌ها با بهره‌گيري از پروسكايت به عنوان ماده جاذب، عملكرد بهتري نسبت به سلول‌هاي خورشيدي پيشين از خود نشان داده‌اند. اصلي‌ترين دليل اين برتري به ويژگي‌هاي ساختاري خاص پروسكايت مرتبط است. علاوه بر اين، سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي به دليل تنوع در انتخاب مواد و نحوه قرارگيري لايه‌ها، امكانات زيادي براي دستكاري در طراحي و چيدمان سلول دارند. اين ويژگي‌ها سبب شده كه سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي به عنوان يك انتخاب جذاب براي تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريكي مورد توجه قرار گيرند. اميد است تحقيقات بيشتر در اين زمينه، به پيشرفت اين فن‌آوري نوين كمك كند. در اين پژوهش به بررسي ميزان بلورينگي لايه انتقال‌دهنده الكترون به‌عنوان يكي از مهم‌ترين لايه‌ها در ساختار يك سلول خورشيدي پروسكايتي پرداخته شده كه در همين راستا از يك لايه TiO2 مزومتخلخل قالب‌گيري شده به‌وسيله كوپليمر سه‌بلوكي P123 در ساختار لايه انتقال‌دهنده‌ الكترون استفاده شد. در اين رويكرد تغييرات ميزان بلورينگي لايه TiO2 مزومتخلخل قالب‌گيري شده بر عملكرد سلول كه متأثر از تغييرات دماي پخت اين لايه مي‌باشد در چهار دماي 400، 450، 500 و 550 درجه سلسيوس مورد مطالعه قرار گرفت. بررسي نتايج آناليزهاي لايه مورد پژوهش و نيز عملكرد فوتوولتائيك سلول خورشيدي تهيه‌شده از اين لايه نشان داد بهترين دماي پخت براي لايه TiO2 مزومتخلخل قالب‌گيري شده به‌وسيله كوپليمر سه‌بلوكي P123 در نقش لايه انتقال‌دهنده الكترون در سلول خورشيدي پروسكايتي با معماري n-i-p دماي 500 درجه سانتي‌گراد است. همچنين مشاهده شد افزايش دماي پخت تا 550 درجه سانتي‌گراد منجر به ايجاد ساختاري نامنظم مي‌شود كه مي‌تواند عملكرد فوتوولتائيك سلول خورشيدي را كاهش مي‌دهد. براي حصول نتايج مطمئن و مطلوب در اين مطالعه از آناليزهاي XRD و FE-SEM، آناليزهاي نوري مانند عبور و طيف فوتولومينسانس و آناليزهاي الكتريكي نظير جريان- ولتاژ و امپدانس الكتروشيميايي استفاده شده‌است.

Perovskite solar cell , Electron transporting layer , Templated mesoporous TiO2 layer , TiO2 crystallinity , P123 block copolymer

Investigating the Effect of Crystallinity on the Performance of the Electron Transfer Layer in Perovskite Solar Cells

شيمي معدني

As the third generation of solar cells, perovskite solar cell technology has attractive features that distinguish it from previous generations. Using perovskite as an absorbent, these cells show better performance than previous solar cells. The main reason for this superiority is related to the special structural features of the perovskite material. In addition, due to the diversity in the choice of materials and the way the layers are placed, the perovskite solar cells have many possibilities to manipulate the design and arrangement of layers. These features have made perovskite solar cells attractive options in solar energy production. It is hoped that further research in this field will help the development of this new technology. In this research, the degree of crystallinity of the electron transporting layer is investigated as one of the most important layers in the construction of perovskite solar cells, in the same direction, a mesoporous TiO2 layer templated by P123 triblock copolymer was used for structuring of the electron transporting layer. In this opinion, changes in the degree of crystallinity of the templated mesoporous TiO2 layer, which is affected by the temperature change of that layer, were studied at four temperatures of 400, 450, 550, and 550 degrees Celsius. As this variation could change the overall efficiency of the cells, examining the results of the analysis of the researched layer as well as the photovoltaic performance of the solar cell prepared from this layer showed that the best annealing temperature for the mesoporous TiO2 layer templated by P123 triblock copolymer in the role of the electron transporting layer in the perovskite solar cell with n-i-p architecture is at 500 degrees Celsius. Also, observing an increase in annealing temperature up to 550°C led to the destruction of the TiO2 structure and reduced the performance of solar cells. To obtain reliable and favorable results in this study, XRD and FE-SEM analyses, optical analyses such as transmittance and photoluminescence, and electrical analyses such as current-voltage and electrochemical impedance are used.

3.