Performance optimization of MASnI3-based perovskite solar cells

• Autorzy: Thanoon Hamsa Fawaz , Al-Jammas Noor Alhuda S. , Sabaawi Ahmed M. A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.06.31

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja wydajności ogniw słonecznych perowskitowych opartych na MASnI3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Solar cells of hybrid organic-inorganic perovskite have attracted researchers and scientists all over the world. Perovskite solar cells outperform conventional silicon solar cells by achieving higher conversion efficiency with a more stable performance. In this paper, a typical perovskite solar cell consists of 6 principal layers of materials: a protective glass layer, thin fluorine Doped Tin Oxide (FTO), Cd0.5 Zn0.5S as electron transportation layer (ETM), MASnI3 as perovskite active layer, CuSCN as hole transportation layer (HTM) and another gold (Au) electrode were utilized. This paper summarizes the work that centred on the selective use of composite materials of the perovskite solar cell with a variation of the perovskite layer thickness. An optimization procedure is applied to increase the conversion efficiency and enhance the overall performance by varying the thickness and doping concentration of the main cell layers (i.e. ETM, absorber and HTM). The results showed that, by employing the optimum parameters, the conversion efficiency was increased from 12.86 to 26.68%.

PL

Ogniwa słoneczne z hybrydowego organiczno-nieorganicznego perowskitu przyciągają badaczy i naukowców na całym świecie. Ogniwa słoneczne Perovskite przewyższają konwencjonalne krzemowe ogniwa słoneczne, osiągając wyższą wydajność konwersji przy bardziej stabilnej wydajności. W tym artykule typowe perowskitowe ogniwo słoneczne składa się z 6 głównych warstw materiałów: ochronnej warstwy szklanej, cienkiej domieszkowanej fluorem tlenku cyny (FTO), Cd0,5 Zn0,5S jako warstwy transportu elektronów (ETM), MASnI3 jako warstwy aktywnej perowskitu , zastosowano CuSCN jako warstwę transportującą dziury (HTM) i inną złotą (Au) elektrodę. Ten artykuł podsumowuje prace, które koncentrowały się na selektywnym wykorzystaniu materiałów kompozytowych perowskitowego ogniwa słonecznego ze zmianą grubości warstwy perowskitu. Stosowana jest procedura optymalizacji w celu zwiększenia wydajności konwersji i poprawy ogólnej wydajności poprzez zmianę grubości i stężenia domieszkowania głównych warstw komórek (tj. ETM, absorbera i HTM). Wyniki wykazały, że przy zastosowaniu optymalnych parametrów wydajność konwersji wzrosła z 12,86 do 26,68%.

Słowa kluczowe

EN

perovskite solar cell; photovoltaic; inorganic materials; organic material

PL

ogniwa fotowoltaiczne Perovskite; ogniwo słoneczne; optymalizacja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 6
• Strony: 172--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Thanoon Hamsa Fawaz

• Ninevah University, Mosul, Iraq

• https://orcid.org/0000-0003-2434-6172

autor

Al-Jammas Noor Alhuda S.

• Ninevah University, Mosul, Iraq

• https://orcid.org/0000-0002-6217-3623

autor

Sabaawi Ahmed M. A.

• Ninevah University, Mosul, Iraq

• https://orcid.org/0000-0002-7404-8846

Bibliografia

• [1] Frost JM, Butler KT, Brivio F, Hendon CH, Schilfgaarde MV, and Walsh A. Atomistic origin of high performance in. Hybrid halide perovskite solar cells. Nano Lett. 2014; 14: 2484-2590.
• [2] Baikie T, Fang YN, Kadro JM, Schreyer M, Wei FX, Mhaisalkar SG, Gratzel M, and White TJ "Synthesis And Crystal Chemistry Of The Hybrid Perovskite". https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ta/c3ta10 518k sensitized solar cell applications. J. Mater. Chem. A. 2013; 1: 5628–5641.
• [3] World Energy Council, editor. World Energy Resources 2016 executive summary. World Energy Council, 2016.
• [4] Lichen Zhao, Deying Luo, Jiang Wu, Qin Hu, Wei Zhang, Ke Chen, Tang- hao Liu, Yi Liu, Yifei Zhang, Feng Liu, Thomas P. Russell, Henry J. Snaith, Rui Zhu, and Qihuang Gong. High-Performance Inverted Planar Heterojunction Perovskite Solar Cells Based on Lead Acetate Precursor with Eciency Exceeding 18%. Adv. Funct. Mater. Pages 3508–3514, 2016.
• [5] Kim H.-S., Im S.H. & Park N.-G. Organolead halide perovskite: new horizons in solar cell research. J. Phys. Chem.C 118, 5615–5625 (2014).
• [6] Toshniwal, A., & Kheraj V. (2017). Development of organicinorganic tin halide perovskites: A review. Solar Energy, 149, 54-59.
• [7] Berhe T.A., Su W.N., Chen C.H., Pan C.J., Cheng J.H., Chen H.M., ... & Hwang, B.J. (2016). Organometal halide perovskite solar cells: degradation and stability. Energy & Environmental Science, 9(2), 323-356.
• [8] Yang W.S., Park B.W., Jung E.H., Jeon N.J., Kim Y.C., Lee D.U., ... & Seok S.I. (2017). Iodide management in formamidinium-lead-halide–based perovskite layers for efficientsolar cells. Science, 356(6345), 1376-1379.
• [9] Simya OK, Mahaboobbatcha A, Balachander K. Compositional grading of CZTSSe alloy using exponential and uniform grading laws in SCAPS-ID simulation. Superlattices and Microstructures. 2016 Apr 1; 92:285-93.
• [10] Gan, Yongjin, et al. "Numerical investigation energy conversion performance of tin-based perovskite solar cells using cell capacitance simulator." Energies 13.22 (2020): 5907.
• [11] S. Abdelaziz a, A. Zekry, A. Shaker b, M. Abouelatta. “Investigating the performance of formamidinium tin-based perovskite solar cell by SCAPS device simulation”. Optical Materials 101 (2020) 109738.
• [12] S.Uddin M. Tahir, F.Aziz M. Sarker F. Muhammad D. Khanand S.Md Ali. “Thickness Optimization and Photovoltaic Properties of Bulk Heterojunction Solar Cells Based on PFB–PCBM Layer”. Energies 2020, 13, 5915.
• [13] Łuszczek Maciej, Grzegorz Łuszczek, and Dariusz Świsulski. "Simulation investigation of perovskite-based solar cells." Przegląd Elektrotechniczny (2021): 99-102.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).