بهبود عملکرد سلول‌های خورشیدی پروسکایتی متخلخل بدون لایه‌ی انتقال‌دهنده‌ی حفره با اصلاح لایه‌ی انتقال‌دهنده‌ی الکترون توسط C60

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه اتمی و مولکولی، دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد

2 گروه فیزیک، دانشگاه یزد، یزد

3 گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه یزد

چکیده

در سلول­های خورشیدی پروسکایتی با اصلاح لایه ­ی انتقال دهنده ­ی الکترون می­­توان انتقال الکترون را بهبود بخشید. قبلا در سلول­های خورشیدی پروسکایتی از C60 به عنوان لایه ­ی انتقال دهنده­ ی الکترون به تنهایی استفاده شده است اما از چندسازه آن به عنوان لایه انتقال­ دهنده الکترون در سلول­های خورشیدی استفاده نشده است. در این تحقیق از کامپوزیت فولرن و تیتانیوم دی اکسید ( C60 TiO2+ ) به ­عنوان لایه ­ی انتقال ­دهنده­ ی الکترون در سلول خورشیدی پروسکایتی بدون لایه­ ی انتقال­دهنده ­ی حفره استفاده شده است. نتایج حاکی از این است که هر چند جذب با لایه جاذب سلول کاهش یافته است، اما نمودارهای الگوی پراش ایکس و فوتولومینسانس نشان می­دهند بلورینگی پروسکایت بیشتر شده است که که به دنبال آن انتقال بهتر الکترون­ها را به همراه دارد.  افزون­ براین سطح لایه­ ی انتقال­ دهنده­ ی الکترون اصلاح شده است که این امر خود باعث بهبود در عملکرد سلول خورشیدی می­شود. در این بررسی بازده سلول­های خورشیدی پروسکایتی ساخته شده بدون انتقال­دهنده حفره از 8/08 به 9/09 رسیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Imporoved performance of hole-transpot-free porous perovskite solar cells by modifying the electron transporting layer using C60

نویسندگان [English]

  • naser dehgan 1
  • hamidreza zare 3
1
2
3
چکیده [English]

In perovskite solar cells, electron transfer can be improved by modifying the electron transporting layer. Previously, in perovskite solar cells, only C60 has been used as the electron transfer layer, but not its composite. In this research, the composite of TiO2 and C60 was used as an electron transporting layer in hole-transport-free perovskite solar cells. The results indicate that despite the decrease in abortion by the absorbent layer of the cell, the pattern of X-ray diffraction and photoluminescence show increase in crystallinity of perovskite layer. This results in better electron transfer. In addition, the surface of the electron transporting layer has been modified, which improves the performance of the solar cell. The efficiency of the fabricated perovskite solar cells was increased from 8.08 to 9.09.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Perovskite solar cells
  • Electron transport layer
  • TiO2+C60 Composite
[1] H. Peng, C. Lan, S. Chen, P. Fan, G. Liang, H. J. S. Lan and C. Technology, “N, N‑dimethylformamide vapor effect on microstructural and optical properties of CH3NH3PbI3 film during solvent annealing,” 359,  162-168, 2019.
 
[2] C. Ji, C. Liang, H. Zhang, M. Sun, F. Sun, Q. Song, X. Zhang, D. Li, F. You and Z. J. O. E. He, “C60-assisted crystal engineering for perovskite solar cells with enhanced efficiency and stability,” Organic Electronics, 63,  276-282, 2018.
 

[3] G. Yang, H. Tao, P. Qin, W. Ke and G. J. J. o. M. C. A. Fang, “Recent progress in electron transport layers for efficient perovskite solar cells,” Journal of Materials Chemistry A, 4,  3970-3990, 2016.

 
[4] D. Zhou, T. Zhou, Y. Tian, X. Zhu and Y. J. J. o. N. Tu, “Perovskite-based solar cells: materials, methods, and future perspectives, ,”  Journal of Nanomaterials, 2018, 8148072-8148087, 2018.
 
[5] T. Chen, J. Xie, P. J. A. E. Gao and S. Research, “Ultraviolet Photocatalytic Degradation of Perovskite Solar Cells: Progress, Challenges, and Strategies,”  Adv. Energy Sustainability Res., 3, 2100218-2100239, 2022.
 
[6] N.-G. Park, T. Miyasaka and M. J. C. Grätzel, Switzerland: Springer, “Organic-inorganic halide perovskite photovoltaics,” Springer International Publishing Switzerland, 2016.
 
[7] E. Nouri, M. R. Mohammadi and P. J. C. C. Lianos, “Inverted perovskite solar cells based on lithium-functionalized graphene oxide as an electron-transporting layer,” Chem. Commun., 53, 1630-1633, 2017.
 
[8] S. Shao and M. A. J. A. M. I. Loi, “The role of the interfaces in perovskite solar cells,” Adv. Mater. Interfaces , 7, 1901469-1901500,  2020.
 
[9] F. Galatopoulos, A. Savva, I. T. Papadas and S. A. J. A. M. Choulis, “The effect of hole transporting layer in charge accumulation properties of pin perovskite solar cells,” APL MATERIALS, 5,  076102, 2017.
 
[10] A. Peter Amalathas, L. Landová, B. Conrad and J. Holovský, “Concentration-Dependent Impact of Alkali Li Metal Doped Mesoporous TiO2 Electron Transport Layer on the Performance of CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells,” J. Phys. Chem. C, 123,  19376-19384, 2019.
 
[12] A. Saleem, N. Ullah, K. Khursheed, T. Iqbal, S. A. Shah, M. Asjad, N. Sarwar, M. Saleem and M. J. J. o. E. M. Arshad, “Graphene oxide–TiO2 nanocomposite films for electron transport applications,” Journal of Electronic Materials , 47,  3749-3756, 2018.
 
[13] N. Dehghan, A. Behjat, H. Zare, H. Mohseni and M. J. O. M. Dehghanipour, “Modification of electron-transport layers with mixed RGO/C60 additive to boost the performance and stability of perovskite solar cells: A comparative study,” Optical Materials ,119,  111313, 2021.
 
[14] S. K. Pathak, A. Abate, P. Ruckdeschel, B. Roose, K. C. Gödel, Y. Vaynzof, A. Santhala, S. I. Watanabe, D. J. Hollman and N. J. A. F. M. Noel, “Performance and stability enhancement of dye‐sensitized and perovskite solar cells by Al doping of TiO2,” Adv. Funct. Mater., 24,  6046-6055, 2014.
 
[15] A. Peter Amalathas, L. Landová, B. Conrad and J. J. T. J. o. P. C. C. Holovský, “Concentration-dependent impact of alkali Li metal doped mesoporous TiO2 electron transport layer on the performance of CH3NH3PbI3 perovskite solar cells,” J. Phys. Chem. C ,123,  19376-19384, 2019.
 
[16] C. Xu, Y. Zhang, P. Luo, J. Sun, H. Wang, Y.-W. Lu, F. Ding, C. Zhang and J. J. A. A. E. M. Hu, “Comparative Study on TiO2 and C60 Electron Transport Layers for Efficient Perovskite Solar Cells,” ACS Appl. Energy Mater ., 4,  5543-5553, 2021.
 

[17] T. Gakhar, Y. Rosenwaks and A. HAZRA, “Fullerene (C60) Functionalized TiO2 Nanotubes for Enhanced Sensing of Formaldehyde,”   Sensors and Actuators B, 364, 131892.2022.

 
[18] K.-i. Katsumata, N. Matsushita and K. J. I. J. o. P. Okada, “Preparation of TiO2-fullerene composites and their photocatalytic activity under visible light,” International Journal of Photoenergy , 2012,  256096-256106, 2012.
 
[19] H. Zheng, W. Wu, H. Xu, F. Zheng, G. Liu, X. Pan and Q. J. A. F. M. Chen, “Self‐Additive Low‐Dimensional Ruddlesden–Popper Perovskite by the Incorporation of Glycine Hydrochloride for High‐Performance and Stable Solar Cells,” Adv. Funct. Mater. 30,  2000034-2000044, 2020.