طراحی و شبیه‌سازی سلول خورشیدی پروسکایتی دو-وجهی با راندمان بالا

Abstract

در بین منابع انرژی تجدیدپذیر، سلول‌های خورشیدی جایگاه خاصی به دلیل همگانی بودن انرژی خورشیدی و تولید انرژی با استفاده از صنایع فوتوولتائیک پیدا کرده‌اند. سلول‌های خورشیدی پروسکایتی نسل جدیدی از سلول‌های خورشیدی هستند که به دلیل راندمان بالا، طول عمر حامل بالا و هزینه ساخت پایین در دهه‌های اخیر موردتوجه محققین قرار گرفته‌اند. سلول‌های خورشیدی دو وجهی پروسکایتی نسل جدیدی از سلول‌های پروسکایتی هستند که قابلیت جذب فوتون هم از سمت پشت و هم از سمت جلو را دارا هستند که این امر، امکان غلبه بر محدودیت‌های بازدهی برای سلول‌های تک‌وجهی را فراهم می‌سازد. در این مقاله، یک ساختار کامل سه‌بعدی سلول خورشیدی پروسکایتی دو وجهی با استفاده از روش المان محدود برای به دست آوردن نتایج دقیق‌تر و شفاف‌تر مورد بررسی قرار گرفت و از الکترود شفاف به‌عنوان الکترود پشتی استفاده شد. در ابتدا چند ساختار متفاوت مورد بررسی قرار گرفت و از بین آن‌ها یک ساختار با راندمان و پایداری بالا و ضریب دو وجهی 34/95 درصد انتخاب گردید. سپس اثر تغییرات ضخامت لایه‌های مختلف بر روی پارامترهای مختلف بررسی شد و راندمان این سلول تا 009/18 درصد برای تابش از سمت جلو و 227/17 از سمت پشت بهبود یافت. سپس اثر انعکاس از سمت پشت بر روی نرخ تولید الکترون-حفره در لایه جاذب بررسی شد و مشاهده گردید که با دریافت نور از پشت سلول، نرخ تولید الکترون حفره افزایش می‌یابد. سپس نمودارهای مربوط به پارامترهای الکتریکی سلول ارائه گردید و مشاهده شد که جریان اتصال کوتاه در ضرایب albedo بالاتر تا 24/27 mA/cm2 افزایش می‌یابد.