Planar perovskite solar cells with metal oxide transport layers by co-evaporation and hybrid vapor-solution sequential method

Perovskit güneş hücrelerinde yakın zamanda gösterilen %25'in üzerinde verimlilik elde etme başarısı, fotovoltaik (FV) endüstrisinin ölçeklenebilirlik gereksinimlerini karşılamak için imalat tekniklerini daha da geliştirmeyi gerektirdi. Birlikte buharlaştırma ve hibrit buhar çözeltisi tekniklerinin, düzgün ve verimli düzlemsel perovskit güneş hücreleri ürettiği gösterilmiştir. Bu sebeple, bu çalışmada, organik öncü maddenin kısmi basıncı çalışılarak, birlikte buharlaştırma metodu optimize edilmiştir. Daha sonra, n-i-p ve p-i-n yapılarındaki elektron taşıyıcı katmanlar araştırılarak %13,0 ve %16,1 verime sahip hücreler elde edilmiştir. Öte yandan, hibrit buhar çözeltisi metodu ile karışık halojenür perovskitler üretilmiş ve perovskit katmanının kristalleşme oranı ve morfolojisini kontrol etmek için PbI2'nin kaplanma oranı ve metilamonyum halojenürün çözülme oranına odaklanılmıştır. Bu yöntem MAPbI3-X-YBrXClY kulanılma durumunda %19,8 verimlilik ve 90 saatlik operasyonel kararlılıkla sonuçlanmıştır. Bu, ilk inorganik katmanın vakum biriktirme yöntemiyle homojen biriktirilmesinden dolayı ölçeklenebilirliğe yönelik önemli bir ölçüdür. Perovskit FV'nin ölçeklenebilirliğine bir başka adım olarak, geniş bant aralıklı ve perovskit ile eşleşen bant yapısıyla kararlı bir boşluk taşıma katmanı olarak NiOX'u kaplamak için radyo frekansı (RF) magnetron saçtırma yöntemi kullanılmıştır. Ar-kısmi basınç, birikme hızı ve Cu katkılamanın saçtırma ile büyütülmüş NiOX'un optoelektronik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. NiOX'un organik (Poli-TPD) ve inorganik (CuO) materyalleri kullanılarak pasive edilmesi perovskit güneş hücrelerinin verimliliklerini sırasıyla %2,2 ve %1,2 artırmıştır. Son olarak, birlikte saçtırma kullanılarak Cu katkılı NiOX katmanı ile üretilen perovskit hücrelerinin verimlilikleri %3 iyileştirilmiştir. Bu tez yüksek verimli perovskit FV'lere yönelik ölçeklenebilirlik uygulamaları açısından (buharlaştırmadan saçtırmaya) bir referans ölçütü sağlamaktadır.