Impact of Metallic Nanostructures on Perovskite Materials

حظيت البيروفسكايت الهجين العضوي - غير العضوي باهتمام كبير على نطاق واسع بالبحوث على مدى السنوات القليلة الماضية في تطبيقات حصاد الطاقة. يمكن أن تعمل مواد البيروفسكايت ، مثل مواد الهاليد ، كممتص بصري ممتاز للطيف المرئي. لذلك ، تم استخدام هذه المواد مؤخرًا كمواد ماصة داخل الخلايا الشمسية لتحويل الضوء الساقط إلى طاقة كهربائية. تتمثل إحدى تقنيات تحسين خلايا البيروفسكايت الشمسية في تضمينها ببعض الهياكل النانوية المعدنية أو البلازمية لتعزيز الامتصاص البصري وبالتالي زيادة كفاءة تحويل الطاقة لخلايا البيروفسكايت الشمسية. ومع ذلك ، لا يزال هناك نقص في البحث حول تأثير البنية البلورية للطبقة السفلية التفصيلية لذرات المعدن داخل هياكل مختلفة من البيروفسكايت. ومن ثم فان هذا المشروع المقترح يهدف إلى استكشاف الخصائص البلورية لهياكل البيروفسكايت المختلفة عند دمجها بشوائب مختلفة. سيتم محاكاة خصائص طبقة البيروفسكايت باستخدام نظرية DFT وبرنامج Quantum Espresso. تشمل الخصائص المستهدفة المحاكاة بنية النطاق ، ورسم خرائط المجال ، وكثافة الحالات ، وقيم فجوة الطاقة ، وثابت العزل ، والامتصاص البصري. ستدعم هذه الدراسة البحث المكثف الحالي في الخلايا الشمسية المشبعة بالبيروفسكايت ولكن مع فهم أعمق لتأثير هذه المواد داخل خصائص مادة البيروفسكايت في المستوى الفيزيائي للبنية البلورية. ومن حيث الأهمية، يتوافق هذا المشروع مع أحد أهم الاهتمامات البحثية لمؤسسة الكويت للتقدم العلمي ودولة الكويت بشكل عام فيما يتعلق بتطوير اتجاه حصاد الطاقة المتجددة.

Hybrid organic–inorganic perovskites have been extensively received a great interest in research over the last few years in energy harvesting applications. The perovskite materials, such as halide ones, can serve as excellent optical absorbers for visible spectrum. Therefore, such materials have been recently used as absorber material within solar cells to convert the optical incident light into electrical energy. One of the techniques of improving the perovskite solar cells is to embed it with some metallic or plasmonic nanostructures to enhance the optical absorption and consequently to increase the power conversion efficiency of perovskite solar cells. However, there is still a lack of research about the detailed bottom-layer crystalline structure effect of metal/plasmonic atoms within different perovskite structures. The proposed project aims to explore the crystalline characteristics of different perovskite structures when embedded by different impurities. The characteristics of perovskite layer will be simulated using DFT theory and Quantum Espresso software. The simulated targeted properties include band structure, field mapping, density of states, energy gap values, dielectric constant, and optical absorption. This study will support the current extensive research in doped-perovskite solar cell but with a deeper understanding to the impact of such dopants within the perovskite material properties in the physical level of crystalline structure. This project is matching with one of the most important research interests of KFAS, and State of Kuwait in general, related to developing the trend of renewable energy harvesting.