نانومقیاس

نانومقیاس

سنتز و مطالعه لایه پروسکایت‌های سه کاتیونه به روش الکتروشیمیایی برای کاربرد سلول خورشیدی مسطح پروسکایت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تهران، شهر تهران، استان تهران
چکیده
دسترسی به تکنیک‌های ارزان و مناسب در مقیاس بزرگ برای ساخت سلول‌های خورشیدی پروسکایت مسطح کارآمد بسیار مهم است. امروزه، در فرآیند آزمایشگاهی پوشش چرخشی که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرد، ساخت مقیاس بزرگ لایه‌های پروسکایت ترکیبی با چالش‌هایی مواجه است. در این مقاله، لایه‌های پروسکایت سه کاتیونه همراه با فرمامیدینیوم (FA) با استفاده از رسوب الکتروشیمیایی (ELD) به عنوان یک رویکرد جدید و مقیاس‌پذیر، سنتز شده‌اند، سپس نتیجه با فرآیند پوشش چرخشی مبتنی بر ضدحلال (SCA) مقایسه شد. در مقایسه با پروسکایت SCA، نتایج جریان-ولتاژ افزایش قابل‌توجهی در ضریب پرشدگی (FF) را نشان می‌دهد که از ٪97/53 به ٪60.79 به دلیل مسیرهای کاهش بازترکیب بدون قربانی کردن ولتاژ مدار باز (VOC) و جریان اتصال کوتاه (JSC) افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Synthesis and study of three-cation perovskite layer by electrochemical method for planar perovskite solar cell application

نویسندگان English

Razieh Teimouri
sajad mehrvarz
Mohammadreza Kolahdouz
Department of Electrical and Computer Engineering, Faculty of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Access to cheap and suitable large-scale techniques is crucial for the fabrication of efficient perovskite planar solar cells. Today, the commonly used spin-coating laboratory process for large-scale fabrication of composite perovskite layers faces challenges. In this paper, tri-cationic perovskite layers with formadinium (FA) have been synthesized using electrochemical deposition (ELD) as a novel and scalable approach, then the result was compared with the anti-solvent process based on spin coating (SCA). Compared to conventional SCA perovskite, current-voltage results show a significant increase in fill factor (FF) from 53.97% to 60.79% due to reduced recombination paths without sacrificing open-circuit voltage (VOC) and short-circuit current (JSC).

کلیدواژه‌ها English

perovskite solar cells
Triple cations
Anti-solvent based spin coating
Electrochemical deposition
[1]      Lee S, Bae S, Kim D, Lee H seok. Historical Analysis of High‐Efficiency, Large‐Area Solar Cells: Toward Upscaling of Perovskite Solar Cells. Adv Mater [Internet]. 2020 Dec 9;32(51):1–25. Available from: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002202
[2]      Teimouri R, Heydari Z, Ghaziani MP, Madani M, Abdy H, Kolahdouz M, et al. Synthesizing Li doped TiO2 electron transport layers for highly efficient planar perovskite solar cell. Superlattices Microstruct [Internet]. 2020 Sep 9;145(51):106627. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0749603619321330
[3]      Teimouri R, Mohammadpour R. Potential application of CuSbS2 as the hole transport material in perovskite solar cell: A simulation study. Superlattices Microstruct [Internet]. 2018;118:116–22. Available from: https://doi.org/10.1016/j.spmi.2018.03.079
[4]      Charles UA, Ibrahim MA, Teridi MAM. Electrodeposition of organic–inorganic tri-halide perovskites solar cell. J Power Sources [Internet]. 2018 Feb;378(October 2017):717–31. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S037877531731683X
[5]      Heydari Z, Madani M, Majidian-Taleghani N, Teimouri R, Hamed abdy, Kolahdouz M, et al. A comparative study of mixed halide perovskite thin film preparation by three- and two-step electrodeposition techniques. Opt Mater (Amst) [Internet]. 2022;123(November 2021):111909. Available from: https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111909
[6]      Kosta I, Grande H, Tena-Zaera R. Dimethylformamide-free processing of halide perovskite solar cells from electrodeposited PbI2 precursor films. Electrochim Acta [Internet]. 2017 Aug;246:1193–9. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0013468617313427
[7]      Li W, Yang J, Jiang Q, Li R, Zhao L. Electrochemical deposition of PbI2 for perovskite solar cells. Sol Energy [Internet]. 2018 Jan;159(1037):300–5. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0038092X1730957X
[8]      Eperon GE, Stranks SD, Menelaou C, Johnston MB, Herz LM, Snaith HJ. Formamidinium lead trihalide: a broadly tunable perovskite for efficient planar heterojunction solar cells. Energy Environ Sci [Internet]. 2014;7(3):982. Available from: http://xlink.rsc.org/?DOI=c3ee43822h
[9]      Heydari Z, Abdy H, Madani M, Ghaziani MP, Kolahdouz M, Asl-Soleimani E. A novel approach for preparation of CH3NH3PbBr3 via direct transformation of electrodeposited PbO2 for photodetector application. J Mater Sci Mater Electron [Internet]. 2020 Jan 2;31(1):154–60. Available from: http://link.springer.com/10.1007/s10854-019-02438-y
[10]    Heydari Z, Abdy H, Ghaziani MP, Kolahdouz M, Asl-Soleimani E, Masnadi-Shirazi M. Effect of CH3NH3I/CH3NH3Br precursors on the structural and surface morphology properties of the electrodeposited methylammonium lead–mixed halide perovskite films. J Solid State Electrochem [Internet]. 2021 Feb 3;25(2):583–90. Available from: https://link.springer.com/10.1007/s10008-020-04830-9
[11]    Teimouri R, Mehrvarz S, Ebrahimi A, Kolahdouz M, Darab M. Performance of planar perovskite solar cells based on formamidinium cations: Simulation and fabrication. Int J Energy Res [Internet]. 2022 Dec 14;46(15):21948–60. Available from: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/er.8720
[12]    Jung S, Ahn S, Yun JH, Gwak J, Kim D, Yoon K. Effects of Ga contents on properties of CIGS thin films and solar cells fabricated by co-evaporation technique. Curr Appl Phys [Internet]. 2010 Jul;10(4):990–6. Available from: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1567173909005847
 
دوره 11، شماره 1
بهار 1403
صفحه 16-12

  • تاریخ دریافت 08 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری 16 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 20 آذر 1402