عنوان
ساخت و مشخصه‌يابي سلولهاي خورشيدي پروسكايتي پايه كربن پايدار بر پايه لايه‌هاي پروسكايت دوبعدي تهيه شده با 4_ فلوئورو_ فن اتيل آمونيوم يديد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
سلولهاي خورشيدي پروسكايت يك پيشرفت جالب در فناوري سلولهاي خورشيدي داشته اند. باوجود چالش‌ها، سلولهاي خورشيدي پروسكايت يك فناوري اميدوار كننده براي توليد برق خورشيدي ارزان وكارامد هستند. در بين سلولهاي خورشيدي پروسكايتي، سلول¬هاي خورشيدي پروسكايتي پايه كربن ارزان قيمت، بدون لايه انتقال دهنده حفره و الكترود تماس فلزي بوده و براي تجاري سازي بسيار مقرون به صرفهتراند. اما عيب آنها بازدهي كمتر نسبت به سلول¬هاي خورشيدي پروسكايتي معمولي و ناپايداري در برابر نفوذ رطوبت از الكترود كربن متخلخل است. براي كاربرد موفقيت‌آميز سلول خورشيدي پروسكايتي ، ابتدا بايد به مشكلاتي ازجمله پايداري طولاني مدت و راندمان بالا غلبه كرد. استفاده از مواد هاليد سه‌بعدي در سلولهاي خورشيدي پروسكايتي منجر به عدم پايداري درازمدت آنها به دليل ماهيت آب‌دوست مواد پروسكايت مي‌شود. بنابراين، كاتيون آلي پروسكايت هاليد سه‌بعدي مي‌تواند به دليل رطوبت به‌راحتي در محيطي از بين روند. استفاده از مواد دوبعدي به دليل ماهيت آبگريزي كه دارد منجر به پايداري طولاني در برابر رطوبت مي‌شود بااين‌حال، دستگاه‌هاي مبتني بر پروسكايت دوبعدي به دليل تناقض در خواص فوتوالكتريك خود، راندمان نسبتاً پايين‌تري نسبت به همتايان سه‌بعدي خود نشان دادهاند. براي به‌دست‌آوردن يك تعادل خوب بين كارايي و پايداري دستگاه، يك ساختار پروسكايت چندبعدي سه‌بعدي/ دو بعدي ازطريق تشكيل لايه پروسكايت دوبعدي بر پايه كاتيونهاي آلي زنجيره بلند در بالاي لايه پروسكايت سه‌بعدي معرفي شده است. با اين روش يك ساختار نازك به PSCها وارد مي‌شود كه در برابر رطوبت مقاوم است. كه مقاومت فيلم پروسكايت دوبعدي بالايي قادر به كاهش حفره‌ها در سطح و مرزهاي دانه لايه پروسكايت سه‌بعدي زيرين است كه باعث كاهش تلفات بازتركيبي غير تابشي حامل‌هاي بار و در نهايت منجر به بهبود PCE و پايداري PSCها مي‌شود. در اين پژوهش، ابتدا سلول خورشيدي پروسكايتي مبتني بر كربن بدون لايه انتقال دهنده حفره در مقياس 09/0 سانتيمتر مربع ساخته شد. پس از بهينه سازي هاي از جمله؛ روش لايه‌نشاني لايه TiO2 فشرده، شرايط محيط لايه‌نشاني لايه پروسكايت و ضخامت لايه كربن، سلول خورشيدي پروسكايتي سه‌بعدي/ دوبعدي مبتي بركربن با پيكربنديGlass/FTO/Dense TiO2/Mesoporous TiO2/Perovskite 3D/Perovskite 2D /Carbon ساخته شد. پيكربندي طراحي شده پايداري طولاني مدتي را از خود نشان داد (حفظ 90 درصد بازدهي اوليه در برابر شرايط محيطي بدون هيچگونه انكپسوله كردن). در اين راستا آناليزهاي زاويه تماس ، پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني ( SEM-FE )، ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، آناليزهاي اپتيكي مانند اسپكتروسكوپي مرئي-فرابنفش (UV-Vis)، طيف فوتولومينسانس (PL)و آناليزهاي فوتوولتاييك نظير جريان- ولتاژ و بازده تبديل فوتون فرودي به جريان (IPCE)،جهت بررسي لايه‌ها و سلول خورشيدي استفاده شد.
شماره ركورد
230446
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
شيمي- شيمي معدني
استاد راهنما
رضا كشاورزي