Ученые из Центрального университета Джаркханда, Индия, смоделировали солнечный элемент с перовскитом на основе метиламмония иодида олова, оптимизированный с помощью слоя переноса дырок (HTL) из оксида меди (I) (Cu2O) и слоя переноса электронов (ETL) на основе на оксиде титана (TiO2) .
«Сейчас мы планируем изготовить устройство в лаборатории», — сказал соавтор исследования Басудев Прадхан. «Ориентировочная стоимость этого типа солнечных панелей на основе перовскита может быть в 8-10 раз дешевле, чем нынешние солнечные панели на основе кремния». По его словам, этот тип солнечных элементов может быть легко изготовлен с использованием рулонных машин для трафаретной печати .
Бессвинцовый перовскитовый солнечный элемент имеет n-i-p схему и состоит из подложки из легированного фтором оксида олова (FTO), слоя TiO2 , пленки перовскита из иодида метиламмония (MASnI3), Cu2O слой переноса дырок (HTL) и слой из золота (Au).
Численное моделирование проводилось с помощью инструмента SCAPS-1D для тонкопленочных солнечных элементов, разработанного на факультете электроники и информационных систем (ELIS) Гентского университета в Бельгии.
Ученые объяснили, что оптимизация ETL является ключом к достижению высокой эффективности, и они обнаружили, что толщина в диапазоне 40-60 нм, которая почти равна длине диффузии носителей, является идеальной. Длина диффузии — это среднее расстояние, которое избыточные носители могут преодолеть, прежде чем рекомбинируют.
«Мы оптимизировали различные свойства, такие как плотность легирования [и] толщину активных материалов, а также дырочный и электронный транспортный слой (HTL и ETL) для дальнейшего улучшения… характеристик устройства», — заявили исследователи. «Более того, было замечено, что различная толщина HTL оказывает минимальное влияние на работу устройства и его производительность, тогда как толщина ETL и слоев поглотителя значительно влияет на параметры устройства».
Моделирование показало, продолжили ученые, что предложенная конфигурация ячейки имеет потенциал для достижения эффективности преобразования энергии 27,43%, плотности тока короткого замыкания 25,97 мА / см2, напряжения холостого хода 1,203 В и коэффициент заполнения 87,79%.
