بررسي تاثير حضور ساختارهاي هسته-پوسته طلا-نقره و آلومينيوم-آلومينا بر خواص اپتيكي سلول خورشيدي پروسكايتي

Investigation of the effect of the gold-silver core-shell and aluminum-alumina structures on the optical properties of perovskite solar cell

در اين مقاله از روش تفاضل متناهي در حوضه زمان براي انجام شبيه #38;shy;سازي استفاده شد. براي بررسي اثرات اپتيكي ساختارهاي هسته-پوسته در سلول خورشيدي پروسكايتي، در ابتدا ضخامت بهينه براي هر يك از لايه #38;shy;هاي شيشه، اكسيد رساناي شفاف و دي اكسيد تيتانيوم به منظور بيشينه عبور و براي لايه فعال به منظور بيشينه جذب محاسبه شد. پس از طراحي ساختار كل سلول با ضخامت #38;shy;هاي بهينه؛ توان جذبي در موقعيت #38;shy;هاي مختلف سلول محاسبه شد كه كم #38;shy;ترين توان جذبي داخل لايه فعال و در موقعيت حدود 200 نانومتري از ابتداي لايه فعال مشاهده شد. ساختارهاي هسته-پوسته به صورت كره #38;shy;هاي هم مركز با فاصله مركز به مركز 142 نانومتر و به شعاع 50 ، 70، 66 و 70 نانومتر به ترتيب براي طلا، نقره، آلومينوم و آلومينا در لايه فعال سلول خورشيدي قرار داده شدند. در ادامه با قرار دادن ساختارهاي معرفي شده در موقعيت 200 نانومتر از ابتداي لايه فعال خواص اپتيكي مورد بررسي قرار گرفت. پس از انجام شبيه #38;shy;سازي مشاهده شده كه ميزان جذب نور در سلول خورشيدي داراي ساختار هسته-پوسته بيشتر از سلول خورشيدي بدون ساختار هسته-پوسته است. مقدار جذب نور، توليد جفت الكترون-حفره و چگالي جريان مدار بسته در ساختار هسته-پوسته آلومينيوم-آلومينا بيشتر از ساختار هسته-پوسته طلا-نقره است.

In this paper, the finite-difference-time-domain method (FDTD) was used. At first, for any of glass, transparency conductive oxide and titanium dioxide layers, the optimum thickness for maximum light transmission and the best thickness of active layer for more absorption was calculated for investigation of optical effects. After designing cell structure with optimum thickness, the absorption power was calculated in different distances in cell and the minimum absorption power occurred in 200 nm at the beginning of the active layer. The core-shell structure in the form of same-center-spheres by 50, 70, 66 and 70 nm radius for gold, silver, aluminum, and alumina, respectively, with center-to-center distance 142 nm was set in the solar cell active layer. In the following, optical properties were studied by set the core-shell structures in 200 nm at the beginning of the active layer. Light absorption in the solar cell with core-shell structure was more than the solar cell without core-shell structure. Amount of light absorption, electron-hole pair generation and short circuit current density for aluminum-alumina core-shell structure was more than the gold-silver core-shell structure. #38;nbsp;