بهبود عملكرد سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي از طريق اصلاح لايه‌ي انتقال دهنده‌ي الكترون با پلي‌ آنيلين

Enhancement of the performance of perovskite solar cells via the modification of electron transport layers with polyaniline

در بين لايه‌‌هاي انتقال دهنده‌ي الكترون مختلف به كار برده شده در سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي، تاكنون، اكسيد تيتانيوم (TiO2) كارآمدترين لايه‌ي انتقال دهنده‌ي الكترون مي‌باشد. اما بازتركيب زياد الكترون‌ها و حفره‌ها در لايه‌ي اكسيد تيتانيوم، مشكلي است كه محققان با آن روبرو هستند. محققان با دپ كردن افزودني‌هاي مختلف مناسب در اين لايه‌، در صدد رفع اين مشكل برآمده‌اند. در اين تحقيق براي اصلاح اين عيب، پلي‌آنيلين به پيش ماده‌ي لايه‌ي مزومتخلخل اكسيد تيتانيوم (mP-TiO2 ) افزوده شد تا عملكرد سلول‌ خورشيدي پروسكايتي متيل آمونيوم بهبود يابد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان دادند، مورفولوژي، بلورينگي و پوشش فيلم پروسكايت لايه‌نشاني شده بر روي بسترmP-TiO2 دوپ شده با پلي آنيلين با نسبت‌هاي حجمي %2 ، %4 و %8 در مقايسه با فيلم پروسكايت لايه‌نشاني شده بر روي بستر mP-TiO2 خالص بهبود يافته است. با افزودن پلي‌آنيلين به لايه‌ي mP-TiO2 با نسبت‌هاي‌ حجمي مختلف، چگالي جريان مدار باز ((J_SC)) و فاكتور پرشوندگي (FF)افزايش يافتند. افزايش اين پارامترها به‌دليل كاهش بازتركيب بارها در سطح مشترك TiO2/ پروسكايت و همچنين كاهش تله‌هاي بار است، كه سبب بهبود عملكرد سلول مي‌شود. سلول‌ ساخته شده بر بستر mP-TiO2 اصلاح شده با نسبت‌ حجمي %4 از پلي‌آنيلين، بهترين مورفولوژي، بلورينگي و عملكرد (7/31%) را نشان مي‌دهد.

Among the various electron transport layers used in perovskite solar cells, titanium oxide (TiO2) is by far the most efficient electron transfer layer. But the high recombination of electrons and holes in the titanium oxide layer is a problem that researchers face. Researchers have tried to solve this problem by doping various additives in this layer. In this study, for modification this defect, polyaniline was added to the precursor of the titanium oxide mesoporous layer (mP-TiO2) to improve the performance of the perovskite methyl ammonium solar cell. Scanning electron microscopy images showed the morphology, crystallinity, and coverage of the perovskite film deposited on the mP-TiO2 substrate doped with polyaniline at volume ratios of 2%, 4%, and 8% compared with the perovskite film deposited on Pure mP-TiO2 substrate have improved. By adding polyaniline to the mP-TiO2 layer with different volume ratios, open circuit current density(J_SC) and charge factor (FF) were increased. The increase in these parameters is due to the reduction of recombination at the TiO2 / perovskite interface as well as reduction of charge traps, which improve cell performance. Cells made on the modified mP-TiO2 substrate with a volume ratio of 4% polyaniline show the best morphology, crystallinity and performance(7.31%).