تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,303 |
تعداد مقالات | 16,020 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,490,429 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,217,767 |
طراحی و شبیهسازی سلول خورشیدی پروسکایتی دو-وجهی با راندمان بالا | ||
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
دوره 54، شماره 3 - شماره پیاپی 109، آذر 1403، صفحه 313-322 اصل مقاله (1.19 M) | ||
نوع مقاله: علمی-پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/tjee.2024.60835.4820 | ||
نویسندگان | ||
امیرحسین محمدیان فرد1؛ سامیه مطلوب2؛ رضا یدی پور* 2 | ||
1دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق-افزارههای میکرو و نانو الکترونیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
2دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
چکیده | ||
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. | ||
کلیدواژهها | ||
سلول خورشیدی؛ پروسکایت؛ سلول دووجهی | ||
مراجع | ||
[1] ع. کتابی, "استفاده از مبدل چند سطحی ماژولار با استفاده از روش کنترل پیشبین در سیستمهای فتوولتاییک متصل به شبکه," مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, 1397. [2] ک. عباسیان, "افزایش بازده سلول خورشیدی GaAs مبتنی بر ساختار p-i-n باند میانی توسط نقاط کوانتومی InAs در ناحیه ذاتی آن," 1398. [3] M. A. Green, A. Ho-Baillie, and H. J. Snaith, "The emergence of perovskite solar cells," Nature photonics, vol. 8, no. 7, pp. 506-514, 2014. [4] G. Hodes and D. Cahen, "Perovskite cells roll forward," Nature Photonics, vol. 8, no. 2, pp. 87-88, 2014. [5] J. Britt and C. Ferekides, "Thin‐film CdS/CdTe solar cell with 15.8% efficiency," Applied physics letters, vol. 62, no. 22, pp. 2851-2852, 1993. [6] I. Repins et al., "19· 9%‐efficient ZnO/CdS/CuInGaSe2 solar cell with 81· 2% fill factor," Progress in Photovoltaics: Research and applications, vol. 16, no. 3, pp. 235-239, 2008. [7] M. Graetzel, R. A. Janssen, D. B. Mitzi, and E. H. Sargent, "Materials interface engineering for solution-processed photovoltaics," Nature, vol. 488, no. 7411, pp. 304-312, 2012. [8] J. Halls et al., "Efficient photodiodes from interpenetrating polymer networks," Nature, vol. 376, no. 6540, pp. 498-500, 1995. [9] B. O'regan and M. Grätzel, "A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films," nature, vol. 353, no. 6346, pp. 737-740, 1991. [10] C. W. Tang, "Two‐layer organic photovoltaic cell," Applied physics letters, vol. 48, no. 2, pp. 183-185, 1986. [11] T. K. Todorov, K. B. Reuter, and D. B. Mitzi, "High‐efficiency solar cell with earth‐abundant liquid‐processed absorber," Advanced materials, vol. 22, no. 20, pp. E156-E159, 2010. [12] G. Li et al., "High-efficiency solution processable polymer photovoltaic cells by self-organization of polymer blends," Nature materials, vol. 4, no. 11, pp. 864-868, 2005. [13] A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, and T. Miyasaka, "Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells," Journal of the american chemical society, vol. 131, no. 17, pp. 6050-6051, 2009. [14] H.-S. Kim et al., "Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%," Scientific reports, vol. 2, no. 1, p. 591, 2012. [15] R. Siavash Moakhar et al., "Recent advances in plasmonic perovskite solar cells," Advanced science, vol. 7, no. 13, p. 1902448, 2020. [16] C. Hu, M. Li, J. Qiu, and Y.-P. Sun, "Design and fabrication of carbon dots for energy conversion and storage," Chemical Society Reviews, vol. 48, no. 8, pp. 2315-2337, 2019. [17] L. Janßen, H. Windgassen, D. Bätzner, B. Bitnar, and H. Neuhaus, "Silicon nitride passivated bifacial Cz-silicon solar cells," Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 93, no. 8, pp. 1435-1439, 2009. [18] A. Romeo, G. Khrypunov, S. Galassini, H. Zogg, and A. Tiwari, "Bifacial configurations for CdTe solar cells," Solar energy materials and solar cells, vol. 91, no. 15-16, pp. 1388-1391, 2007. [19] J. Pang et al., "Preparation and characteristics of MoSe2 interlayer in bifacial Cu (In, Ga) Se2 solar cells," Physics Procedia, vol. 32, pp. 372-378, 2012. [20] J. Park et al., "Controlled growth of perovskite layers with volatile alkylammonium chlorides," Nature, vol. 616, no. 7958, pp. 724-730, 2023. [21] S. Gan, H. Sun, C. Li, D. Dou, and L. Li, "Bifacial perovskite solar cells: a universal component that goes beyond albedo utilization," Science Bulletin, 2023. [22] F. Fu et al., "Low-temperature-processed efficient semi-transparent planar perovskite solar cells for bifacial and tandem applications," Nature communications, vol. 6, no. 1, p. 8932, 2015. [23] Y. Xiao, G. Han, J. Wu, and J.-Y. Lin, "Efficient bifacial perovskite solar cell based on a highly transparent poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) as the p-type hole-transporting material," Journal of Power Sources, vol. 306, pp. 171-177, 2016. [24] L. Fan et al., "Delayed annealing treatment for high-quality CuSCN: Exploring its impact on bifacial semitransparent nip planar perovskite solar cells," ACS Applied Energy Materials, vol. 1, no. 4, pp. 1575-1584, 2018. [25] Y. Li, J. Duan, Y. Zhao, and Q. Tang, "All-inorganic bifacial CsPbBr 3 perovskite solar cells with a 98.5%-bifacial factor," Chemical communications, vol. 54, no. 59, pp. 8237-8240, 2018. [26] M. A. Truong et al., "Near-ultraviolet transparent organic hole-transporting materials containing partially oxygen-bridged triphenylamine skeletons for efficient perovskite solar cells," ACS Applied Energy Materials, vol. 4, no. 2, pp. 1484-1495, 2021. [27] M.-A. Park et al., "Bifunctional graphene oxide hole-transporting and barrier layers for transparent bifacial flexible perovskite solar cells," ACS Applied Energy Materials, vol. 4, no. 9, pp. 8824-8831, 2021. [28] J. Heo et al., "Highly Efficient Bifacial Color‐Tunable Perovskite Solar Cells," Advanced Optical Materials, vol. 10, no. 2, p. 2101696, 2022. [29] M. Najafi et al., "Light‐Soak Stable Semitransparent and Bifacial Perovskite Solar Cells for Single‐Junction and Tandem Architectures," Solar RRL, vol. 6, no. 4, p. 2100621, 2022. [30] L. Fan et al., "Enhanced photovoltaic output of bifacial perovskite solar cells via tailoring photoelectric balance in rear window layers with 1T-WS 2 nanosheet engineering," Materials Chemistry Frontiers, vol. 6, no. 15, pp. 2061-2071, 2022. [31] A. Ali, J. H. Kang, J. H. Seo, and B. Walker, "Effect of plasmonic Ag nanoparticles on the performance of inverted perovskite solar cells," Advanced Engineering Materials, vol. 22, no. 3, p. 1900976, 2020. [32] H. Zhu et al., "Preparation of TiO2 electron transport layer by magnetron sputtering and its effect on the properties of perovskite solar cells," Energy Reports, vol. 8, pp. 3166-3175, 2022. [33] M. K. Hossain et al., "Photovoltaic performance investigation of Cs3Bi2I9-based perovskite solar cells with various charge transport channels using DFT and SCAPS-1D frameworks," Energy & Fuels, vol. 37, no. 10, pp. 7380-7400, 2023. [34] Q. Dong et al., "Insight into perovskite solar cells based on SnO2 compact electron-selective layer," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 119, no. 19, pp. 10212-10217, 2015. [35] Y. Zhang, Z. Jiang, W. Zhang, L. Yan, C. Lu, and C. Ni, "Pre-crystallisation applied in sequential deposition approaches to improve the photovoltaic performance of perovskite solar cells," Journal of Alloys and Compounds, vol. 832, p. 153616, 2020. [36] Y. Gong, Y. Dong, B. Zhao, R. Yu, S. Hu, and Z. a. Tan, "Diverse applications of MoO 3 for high performance organic photovoltaics: fundamentals, processes and optimization strategies," Journal of Materials Chemistry A, vol. 8, no. 3, pp. 978-1009, 2020. [37] A. Jangjoy and S. Matloub, "Theoretical study of Ag and Au triple core-shell spherical plasmonic nanoparticles in ultra-thin film perovskite solar cells," Optics Express, vol. 31, no. 12, pp. 19102-19115, 2023. [38] P. K. Patel, "Device simulation of highly efficient eco-friendly CH3NH3SnI3 perovskite solar cell," Scientific Reports, vol. 11, no. 1, p. 3082, 2021. [39] N. Jaiswal, V. P. Singh, D. Kumari, and S. K. Pandey, "Performance Analysis of Triple‐Cation Mixed‐Halide Bifacial Perovskite Solar Cell with 17% Rear and 25% Front Efficiency," Energy Technology, vol. 12, no. 2, p. 2300639, 2024. [40] A. Garrod and A. Ghosh, "A review of bifacial solar photovoltaic applications," Frontiers in Energy, vol. 17, no. 6, pp. 704-726, 2023. [41] D. Du, C. Gao, H. Wang, and W. Shen, "Photovoltaic performance of bifacial perovskite/c-Si tandem solar cells," Journal of Power Sources, vol. 540, p. 231622, 2022. [42] A. H. Duhis, M. Aljanabi, and M. S. S. Al-Kafaji, "Increasing photovoltaic system power output with white paint albedo–a scenario in Al-Mausaib City using PVSyst. software," International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS), vol. 14, no. 2, pp. 1149-1159, 2023. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 292 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 121 |