Perovskit güneş hücreleri verimliliğine etki eden faktörlerin sayısal modellemesi ve karşılaştırılması

Son on yılda perovskit güneş hücrelerinin önemli ölçüde geliştirilmesi ve sıra dışı elektriksel ve optik özellikleri, dünya çapındaki araştırmacıların dikkatini çekmektedir. Sadece kısa bir süre içinde perovskit fotovoltaikler, %25,7'lik çok yüksek verimlilik elde etmiş ve sonuç olarak fotovoltaik pazarının geleceğine umut verici olarak ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada, SCAPS-1D yazılımı kullanarak farklı yapılı perovskit güneş hücreleri simülasyonu yapılmış ve performansına etki eden faktörler incelenmiştir. Verimliliğe etki eden faktörlerden soğurucu tabakanın kalınlığı ve kusur yoğunluğu, seri ve şönt dirençler, perovskit enerji bant aralığı, ortam sıcaklığı, perovskit doping yoğunluğu, elektron taşıyıcı tabaka (ETL) ve boşluk taşıyıcı tabakanın (HTL) malzemeleri ve iletim bandı ofseti (CBO) ve değerlik bandı ofseti (VBO) incelenmiştir. Bununla birlikte, elde edilen sonuçlardan yararlanarak MAPbI3, FAPbI3 ve MASnI3 bazlı perovskit güneş hücrelerin veriminin iyileştirmesi için optimizasyon işlemi yapılmıştır. Simülasyonun son sonuçları toplam optimize ederek MAPbI3 için %29,7 ve FAPbI3 için ideal cihaz verimi %30,21 ve gerçekçi cihaz verimi %14,63 ve MASnI3 için ise %31,35 verim elde edilmiştir. Ayrıca, üç tip kurşun içeren ve dört tip kurşun içermeyen, toplamda yedi tip perovskit modellenme işlemi yapılmış, performans ve farklı faktörlerin etkisinin karşılaştırması incelenmiştir. Sonuç olarak incelenen simülasyonlar perovskit güneş hücrelerin verimini iyileştirmesi için olası işlemler önerilmiş olup sonraki laboratuvar denemeleri için model oluşturulmuştur.