دراسة خصائص الخلية الشمسية (Cu2O/CH3NH3PbCl3/TiO2/Zn2SnO4/ZnO) باستخدام البرنامج (SCAPS-1D) ودراسة تأثير درجة الحرارة على مخرجات الخلية
DOI:
https://doi.org/10.31185/bsj.Vol21.Iss38.1290الكلمات المفتاحية:
الخلية البيروفسكايت، مخرجات الخلية. برنامج ( (SCAPS-1D.الملخص
الهدف من هذا البحث تحليل وتقييم تأثير زيادة درجة الحرارة على أداء الخلية الشمسية البيروفسكايت من خلال الجمع بين المحاكاة الحاسوبية والتحليلات النظرية والدراسات التجريبية السابقة، توضح النتائج أن التغيرات في درجة الحرارة تؤثر بشكل واضح على الخصائص الكهروضوئية لهذه الخلية الشمسية. استخدم برنامج المحاكاة الحاسوبي SCAPS-1D لمحاكاة الخلية الشمسية البيروفسكايت المعتمدة في هذا البحث. وكانت الخلية الشمسية ذات الخمس طبقات (Cu2O/CH3NH3PbCl3/TiO2/Zn2SnO4/ZnO),هي الخلية المعتمدة في الدراسة في هذا البحث تم دراسة تأثير زيادة درجة الحرارة (270K-400K) على مخرجات الخلية الشمسية وتشمل فولتية الدائرة المفتوحة (VOC) ووجد ان زيادة درجة الحرارة يؤدي الى نقصان فولتية الدائرة المفتوحة (VOC) وتيار دائرة القصر(JSC) ووجد زيادة طفيفة في التيار مع زيادة درجة الحرارة و تم دراسة تأثير زيادة درجة الحرارة على عامل المليء (FF)وتبين نقصان قيمة عامل المليء مع زيادة درجة الحرارة ومن خلال الدراسة تبين ان لزيادة درجة الحرارة تأثير سلبي كفاءة الخلية الشمسية(ƞ) كذلك تم دراسة تأثير زيادة درجة الحرارة (270K-320K) على المنحني (I-V) .
المراجع
1. Aristidou, N., Eames, C., Sanchez-Molina, I., Bu, X., Kosco, J., Islam, M. S., & Haque, S. A. (2017). Thermal decomposition of CH₃NH₃PbCl₃ perovskites. Angewandte Chemie, 56, 7757–7761.
2. Burgelman, M., Nollet, P., & Degrave, S. (2004). Modeling thin-film PV devices. Progress in Photovoltaics, 12, 143–153.
3. Chen, Y., Zhang, L., Zhang, Y., Gao, H., Yan, H., & Yang, S. (2018). Large-area perovskite solar cells: A review of recent progress and issues. RSC Advances, 8(19), 10489–10508. https://doi.org/10.1039/C8RA00384J
4. Ganvir, R. (2016). Modelling of the nanowire CdS-CdTe device design for enhanced quantum efficiency in window-absorber type solar cells.
5. Green, M. A., Hishikawa, Y., Dunlop, E. D., Levi, D. H., Hohl-Ebinger, J., Yoshita, M., & Ho-Baillie, A. W. Y. (2023). Solar cell efficiency tables (version 61). Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 31(1), 3–16.
6. Juarez-Perez, E. J., Sanchez, R. S., Badia, L., Garcia-Belmonte, G., Kang, Y. S., Mora-Sero, I., & Bisquert, J. (2016). Thermally activated ion transport in perovskite solar cells. Energy & Environmental Science, 9, 3406–3413.
7. Juarez-Perez, E. J., Wußler, M., Fabregat-Santiago, F., & Bisquert, J. (2019). Ion migration effects on charge transport in perovskites. Joule, 3, 1965–1982.
8. Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., & Miyasaka, T. (2009). Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells. Journal of the American Chemical Society, 131(17), 6050–6051.
9. Kumar, R., Singh, M., & Bhatnagar, P. (2021). Comparative analysis of thermal stability in CH₃NH₃PbX₃ (X = Cl, I) perovskites: A SCAPS-1D simulation study. Renewable Energy, 167, 713–722.
10. Lee, S., & Kim, K. (2020). Numerical investigation of temperature effects on CH₃NH₃PbCl₃ perovskite solar cells using SCAPS-1D. Solar Energy, 211, 345–356.
11. Leijtens, T., Eperon, G. E., Noel, N. K., Habisreutinger, S. N., Petrozza, A., & Snaith, H. J. (2019). Thermal degradation of charge transport layers in perovskites. Joule, 3, 2673–2687.
12. Leijtens, T., Saliba, M., Bush, K. A., Prasanna, R., Beal, R. E., Bowring, A. R., ... & McGehee, M. D. (2023). Overcoming temperature-induced degradation in perovskite solar cells. Science, 380(6640), 44–49.
13. Niu, G., Guo, X., & Wang, L. (2022). Review of thermal stability of metal halide perovskites. Journal of Physics: Energy, 4(2), 022001.
14. NREL Team. (2023). High-throughput screening of thermally stable perovskite compositions. Advanced Energy Materials, 13(8), 2203456.
15. Solanki, C. S. (2013). Solar photovoltaic fundamentals, technologies and applications (2nd ed.). PHI Learning Private Limited.
16. Stranks, S. D., Wood, S. M., Atourki, L., Ritchie, J. F., Wang, Z., & Haque, S. A. (2019). Shunt pathways in thermally stressed perovskite solar cells. Nature Energy, 4, 201–210.
17. Tress, W., Marinova, N., Moehl, T., Zakeeruddin, S. M., Nazeeruddin, M. K., & Grätzel, M. (2015). Understanding the rate-dependent J–V hysteresis in perovskite solar cells. Energy & Environmental Science, 8, 995–1004.
18. Vorpahl, S. M., Nie, W., Reese, M. O., Berry, J. J., & Luther, J. M. (2021). Phase transitions in perovskite solar cells. Nature Materials, 20(8), 1077–1084.
19. Wright, A. D., Milot, R. L., Eperon, G. E., Plochocka, P., & Snaith, H. J. (2017). Temperature-dependent bandgap in perovskite semiconductors. Nature Communications, 8, 15152.
20. Wright, A. D., Johnston, M. B., Herz, L. M., & Snaith, H. J. (2018). Bandgap narrowing in CH₃NH₃PbCl₃ under thermal stress. Physical Review Letters, 120(15), 156401.
21. Yang, M., Zhou, Y., & Zhu, K. (2019). Temperature-dependent Jₛₑ in perovskite solar cells. Nano Energy, 58, 536–543.
22. Yang, W. S., Park, B. W., Jung, E. H., Jeon, N. J., Kim, Y. C., Lee, D. U., ... & Seok, S. I. (2017). High-performance photovoltaic perovskite layers fabricated through intramolecular exchange. Science, 356(6345), 1376–1379.
23. Zhang, Y., Wang, H., & Wei, L. (2018). Thermal degradation mechanisms in CH₃NH₃PbCl₃ perovskite solar cells: A comprehensive analysis. Journal of Materials Chemistry A, 6(23), 10842–10851.
24. Xiao, A., et al. (2014). Efficient, high yield perovskite photovoltaic devices grown by interdiffusion of solution-processed precursor stacking layers. Energy & Environmental Science, 7. https://doi.org/10.1039/C4EE01138D
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2026 م.م.رداد سالم محمود سليم وزارة التربية / المديرية العامة للتربية في محافظة نينوى، م.م.عوض خضير محمود وزارة التربية / المديرية العامة للتربية في محافظة نينوى/قسم الاشراف الاختصاصي
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
