عنوان

استفاده از ساختار سوپرا‌‌ مولکولی نانو‌‌لوله‌‌کربنی در سلول‌‌های خورشیدی پروسکایتی و بررسی اثر آن بر بازده تبدیل توان

۴۹۴۴پ

فارسی

استفاده از ساختار سوپرا‌‌ مولکولی نانو‌‌لوله‌‌کربنی در سلول‌‌های خورشیدی پروسکایتی و بررسی اثر آن بر بازده تبدیل توان

[پایان نامه]

سمیرا وفائی

صنعتی سهند

۱۴۰۲

۸۴ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

دکتری

فیزیک- فیزیک حالت جامد

۱۴۰۲/۰۲/۰۱

انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر و پاک است که می‌تواند بحران جهانی انرژی را حل کند. در میان نسل‌های مختلف و فناوری‌های ساخت سلول‌های خورشیدی، سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به دلیل ضریب جذب بالا، مقرون به صرفه بودن، ساخت آسان، گاف انرژی قابل تنظیم و طول عمر بالای حامل‌‌ها، مواد ایده‌آلی هستند و توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. کیفیت مورفولوژی جاذب پروسکایت؛ اندازه دانه و عیوب یا حفره‌‌ها از عوامل اصلی تعیین کننده کارایی سلول خورشیدی هستند. تاکنون روش‌های خلاقانه زیادی برای اصلاح مورفولوژی لایه پروسکایت انجام شده است. اخیراً نانولوله‌های کربنی (CNTs) به دلیل فراوانی، ساختارهای منحصر به فرد، خواص الکتریکی، نوری، شیمیایی و مکانیکی عالی در انواع کاربردها در سلول‌های خورشیدی پروسکایت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در تحقیق حاضر، ادغام نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT) پیوند خورده با پلی‌(دودسیل‌‌تیوفن) (MWCNTgPDDT) و MWCNT خالص در لایه‌ فعال سلول‌‌های خورشیدی پروسکایت تک‌کاتیونه و سه‌کاتیونه بررسی شده است. اثر افزودنی‌ها بر روی بلورینگی، مورفولوژی و پاسخ به نور لایه‌های نازک پروسکایتی مورد بررسی قرار گرفت. الگوهای پراش اشعه ایکس (XRD) قله‌های مشخصه پروسکایت را نشان دادند. با استفاده از غلظت بهینه MWCNT-g-PDDT جذب اپتیکی ساختار پروسکایت تک‌کاتیونه و سه‌کاتیونه به ترتیب در محدوده طول موج 400 - 800 نانومتر و 500 -730 نانومتر بهبود یافت. میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی (FE-SEM) سطح صاف، متراکم و بدون حفره را با اضافه کردن MWCNT-g-PDDT به لایه فعال پروسکایت نشان داد. کاهش قابل توجه شدت منحنی فوتولومینسانس، استخراج موثر بار و سرکوب موفقیت‌‌آمیز بازترکیب غیرتابشی را تایید کرد. در نهایت، پارامترهای فتوولتائیک دستگاه‌های اصلاح‌شده با افزودنی‌های MWCNT-g-PDDT به دلیل کاهش مقاومت انتقال بار، تلفات غیرتابشی و انتقال بار قابل توجه از لایه فعال پروسکایت به لایه‌های انتقال‌‌دهنده، افزایش نشان دادند.

Solar energy is a renewable and clean source of energy that can solve the global energy crisis. Among the different generations and manufacturing technologies of solar cells, perovskite solar cells (PSCs) due to their high absorption coefficient, cost effective, easy fabrication, tunable band gap, and long carrier life time are ideal materials and have attracted great attention. The morphology quality of perovskite absorber; the grain size and defects or pin-holes are the main factors determining the efficiency of solar cell. Until now, many creative methods have been done to modify the morphology of the perovskite film. Recently, carbon nanotubes (CNTs) because of abundance, unique structures, excellent electrical, optical, chemical and mechanical properties have been used in various kinds of applications in perovskite solar cells. In the present research, we investigated the incorporation of multi-walled carbon nanotubes grafted with poly(3-dodecylthiophene) (MWCNTgPDDT) and pure MWCNT in single cation and triple cation perovskite solar cells active layer. The effects of additives were studied on thin perovskite films crystallinity, morphology and photo-response. X-ray diffraction (XRD) patterns depicted the perovskite characteristic peaks. Using an optimized concentration of MWCNT-g-PDDT improved optical absorption of single cation and triple cation perovskite structure in the wavelength range of 400800 nm and 500-730 nm, respectively. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) manifested smooth, dense and pin-hole free surface by introducing MWCNT-g-PDDT into the perovskite active layer. A remarkable PL quenching effect confirmed efficient charge extraction properties and successfully suppressing non-radiative recombination. Finally, photovoltaic parameters of devices modified with MWCNT-g-PDDT additives exhibited improvement, due to reduction in charge transfer resistance, non-radiative losses and impressive charge transfer from perovskite active layer to the contact transport layers.

Using the carbon nanotube supramolecular structure in the perovskite solar cells and investigation of its effect on the power conversion efficiency.

پلی(دودسیل تیوفن)

نانولوله‌‌های کربنی چند دیواره

سلول‌‌های خورشیدی پروسکایت

انتقال بار

پلی(دودسیل تیوفن)، نانولوله‌‌های کربنی چند دیواره، سلول‌‌های خورشیدی پروسکایت، انتقال بار

poly(3-dodecylthiophene); multi-walled carbon nanotubes; perovskite solar cells; charge transfer

وفائی، سمیرا

حکمت‌شعار

عباسی

خداکریمی

آقبلاغی

، محمدحسین

، فرهنگ

، صبا

، سمیرا

استاد راهنما

استاد راهنما

استاد مشاور

استاد مشاور

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

فیزیک، ۹۰۲۰۹، ۱۴۰۲

p

TF

92029

a

Y