Development of Advanced Perovskite Solar Cells

ازداد الاهتمام في الخلايا الشمسـية المصنعـة مـن مـواد البيروفسـكيت بشـكل ملحـوظ خـال السـنوات القليلـة الماضيـة بسـبب إمكانات البيروفسـكيت كمـواد ذات قـدرة عاليـة علـى امتصـاص أشـعة الشـمس. تتكـون الخلايا الشمسـية المصنعـة مـن مـواد البيروفسـكيت مـن طبقـة المتصـاص الضـوء مـن مـواد البيروفسـكيت بيـن طبقـة نقـل الإلكترونات السـالبة القطبيـة ) ETL )وطبقـة نقـل الفجـوات الموجبـة القطبيـة ) HTL ) وكذلـك الأقطاب الأمامية والخلفيـة. القيـود الرئيسـية التـي تحـول دون اسـتخدام الخلايا الشمسـية المصنعـة مـن مـواد البيروفسـكيت عمليـا هـو عـدم الاستقرار والتدهـور السـريع أداء تلـك الخلايا بسـبب الظـروف المحيطـة مـن ناحيـة الحـرارة والرطوبـة وعوامـل أخـرى مـن شـأنها تقليـل كفـاءة الخلايا في تحويـل الطاقـة الشمسـية. يهــدف هــذا المشــروع أوال إلى تطويــر الخلايا الشمســية المصنعــة مــن مــادة البيروفســكيت أكبــر مــن 1 ســم2 مربــع ومــع كفــاءة تحويــل الطاقــة أكبـر مـن 15 .% وسـيتم بعـد ذلـك تحسـين أداء الخلايا الشمسـية مـن خـال الاستفادة المثلى مـن طبقـات ال )ETL )و )HTL )مـن حيـث البحـث عـن مـواد مناسـبة ذات تكلفـة منخفضـة. كمـا سـيتم تحسـين القطـب الأمامي مـن حيـث التوصيـل الكهربائـي مـن خـال اسـتخدام تقنيـات تصنيـع مختلفـة. وسـوف تشـمل الأبحاث دراسـة اسـتقرار الخلايا الشمسـية عـن طريـق إضافـة أيونـات معـادن مختلفـة إلى مـواد البيروفسـكايت ومـن ثـم دراسـة تأثيرهـا المحتمـل عـلى تحسـين الاستقرار. وأخيـرا، سـوف تشـمل البحـوث النمذجـة الحسـابية للخلايا الشمسـية المصنعـة مـن البيروفسـكيت مدموجـة بخلايا السـيليكون كطبقـة سفلى والتـي مـن شـأنها رفـع كفـاءة عمـل الخلايا إلى 27 % أو أعلـى.

Interest in perovskite solar cells has increased rapidly over the last few years due to perovskite’s great potential as a light harvester.
Perovskite solar cells are composed of a perovskite based light absorbing material in between an electron transport layer (ETL)
and a hole transport layer (HTL) as well as front and back electrodes. The main limitations preventing perovskite solar cells from
commercialization is its limited small size, instability rapid degradation in ambient conditions. This project aims first at developing
perovskite solar cells greater than 1cm2 and with power conversion efficiencies larger than 15%. The perovskite solar cell will then
be further improved through the optimization of the ETL and the HTL in terms of researching different materials and thicknesses
for the ETL and focusing on different thicknesses for the HTL. The front electrode will also be optimized in terms of its electrical
conductivity, absorption and work function through use of different fabrication techniques. Research into the stability of the solar
cell will include addition of metal ions to the perovskite and its possible effect on improving stability. Finally, research will include
modelling of both perovskite solar cells and tandem solar cells that include both a perovskite based top cell and silicon based bottom cell.