دوره 32، شماره 1 - ( 1-1403 )
جلد 32 شماره 1 صفحات 194-179 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Karimi Zarchi A, Behjat A, Amrollahi Bioki H. The effect of annealing and thickness on optical and electrical properties of Cs2AgBiI6 layer prepared by thermal evaporation method as an absorber material for lead-free perovskite solar cells. www.ijcm.ir 2024; 32 (1) :179-194
URL: http://ijcm.ir/article-1-1842-fa.html
URL: http://ijcm.ir/article-1-1842-fa.html
کریمی زارچی علی، بهجت عباس، امراللهی بیوکی حجت. بررسی اثر بازپخت و ضخامت لایه جاذب Cs2AgBiI6 تهیه شده به روش تبخیر گرمایی بر عملکرد سلول‌های خورشیدی پروسکایتی بدون سرب. مجله بلورشناسی و کانی شناسی ایران. 1403; 32 (1) :179-194
1- گروه پژوهشی فوتونیک، دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران
چکیده: (1727 مشاهده)
پروسکایتهای بدون سرب بر پایه بیسموت به‌عنوان یک جایگزین امیدوارکننده برای پروسکایتهای هالید سرب، که سمی بودن و ناپایداری آن‌ها یک چالش بزرگ برای تجاری‌سازی آن‌هاست، در نظر گرفته شده‌اند. با این‌حال، پروسکایتهای بدون سرب به دلیل گاف انرژی بزرگ و کیفیت نامطلوب لایه نشانی، همچنان دارای مشکل بازده کم هستند. در این پژوهش، پروسکایت دوکاتیونی Cs2AgBiI6 با پایداری به نسبت خوب با یک فرآیند تقطیر ساده با موفقیت سنتز شده و سپس به روش تبخیر گرمایی بر بستر متخلخل TiO2 لایه‌نشانی گردید. اثر بازپخت و همچنین اثر ضخامت لایه پروسکایت تشکیل‌شده، به عنوان لایه جاذب در سلول خورشیدی پروسکایتی، بر ویژگی‌های نوری و الکتریکی آن بررسی شد. گاف انرژی مستقیم Cs2AgBiI6 در اثر بازپخت در دمای oC250 برابر eV 92/1 شد و گستره جذب گسترده‌ای تا حدود nm 650 نشان داده شد. منحنی‌های مشخصه چگالی جریان-ولتاژ و طیف نورتابی سلول‌های خورشیدی متخلخل ساخته‌شده با لایه جاذب پروسکایتی Cs2AgBiI6 نشان می‌دهند که با دمای بازپخت °C250 و ضخامت nm 400 بازده سلول به مقدار بهینه 9/0% می‌رسد. این شرایط بهینه آشکارا با مشخصه‌های انتقال بار و پایداری نمونه‌ها نیز همخوانی دارد.
واژه‌های کلیدی: اثر بازپخت، پروسکایت دوکاتیونی Cs2AgBiI6، سلول خورشیدی پروسکایتی بدون سرب، لایه‌نشانی تبخیر گرمایی.
فهرست منابع
1. [1] Chen M., Shan Z., Dong X., Liu S.F., Xu Z., "Discovering Layered Lead-Free Perovskite Solar Absorbers Via Cation Transmutation", Nanoscale Horizons 8 (2023) 483-488. [DOI:10.1039/D2NH00499B]
2. [2] Eckhardt K., Bon V., Getzschmann J., Grothe J., Wisser F.M., Kaskel S., "Crystallographic Insights into (CH3NH3)3(Bi2I9): A New Lead-Free Hybrid Organic-Inorganic Material as a Potential Absorber for Photovoltaics", Chemical Communications 52 (2016) 3058-3060. [DOI:10.1039/C5CC10455F]
3. [3] Yin W.J., Yang J.H., Kang J., Yan Y., Wei S.H., "Halide Perovskite Materials for Solar Cells: A Theoretical Review." Journal of Materials Chemistry A 3 (2015) 8926-8942. [DOI:10.1039/C4TA05033A]
4. [4] Zhao Y., Zhu K., "Solution Chemistry Engineering toward High-Efficiency Perovskite Solar Cells", The journal of physical chemistry letters 5 (2014) 4175-4186. [DOI:10.1021/jz501983v]
5. [5] Liu M., Johnston M.B., Snaith H.J., "Efficient Planar Heterojunction Perovskite Solar Cells by Vapour Deposition", Nature 501 (2013) 395-398. [DOI:10.1038/nature12509]
6. [6] Muradov A., Frolushkina D., Samusenkov V., Zhamanbayeva G., Kot S., "Methods of Stability Control of Perovskite Solar Cells for High Efficiency", Energies 14 (2021) 2918. [DOI:10.3390/en14102918]
7. [7] Mesquita I., Andrade L., Mendes A., "Perovskite Solar Cells: Materials, Configurations and Stability", Renewable and Sustainable Energy Reviews 82 (2018) 2471-2489. [DOI:10.1016/j.rser.2017.09.011]
8. [8] Lu C., Zhang J., Sun H., Hou D., Gan X., Shang M.h., Li Y., Hu Z., Zhu Y., Han L., "Inorganic and Lead-Free AgBiI4 Rudorffite for Stable Solar Cell Applications", ACS Applied Energy Materials 1 (2018) 4485-4492. [DOI:10.1021/acsaem.8b01202]
9. [9] Oldag T., Aussieker T., Keller H.L., Preitschaft C., Pfitzner A., "Solvothermal Synthesis and Crystal Structure Determination of AgBiI4 and Ag3BiI6." ChemInform 36 (2005) 44227. [DOI:10.1002/chin.200523007]
10. [10] Igbari F., Wang Z.K., Liao L.S., "Progress of Lead‐Free Halide Double Perovskites", Advanced Energy Materials 9 (2019) 1803150. [DOI:10.1002/aenm.201803150]
11. [11] Wei F., Deng Z., Sun S., Zhang F., Evans D.M., Kieslich G., Tominaka S., Carpenter M.A., Zhang J., Bristowe P.D., "Synthesis and Properties of a Lead-Free Hybrid Double Perovskite:(CH3NH3)2AgBiBr6", Chemistry of Materials 329 (2017) 1089-1098. [DOI:10.1021/acs.chemmater.6b03944]
12. [12] Yin Y., Tian W., Leng J., Bian J., Jin S., "Carrier Transport Limited by Trap State in Cs2AgBiBr6 Double Perovskites", The Journal of Physical Chemistry Letters 11 (2020) 6956-6963. [DOI:10.1021/acs.jpclett.0c01817]
13. [13] Filip M.R., Hillman S., Haghighirad A.A., Snaith H.J., Giustino F., "Band Gaps of the Lead-Free Halide Double Perovskites Cs2BiAgCl6 and Cs2biagbr6 from Theory and Experiment", The journal of physical chemistry letters 7 (2016) 2579-2585. [DOI:10.1021/acs.jpclett.6b01041]
14. [14] Igbari F., Wang R., Wang Z.K., Ma X.J., WangQ., Wang K.L., Zhang Y., Liao L.S., Yang Y., "Composition Stoichiometry of Cs2AgBiBr6 Films for Highly Efficient Lead-Free Perovskite Solar Cells", Nano Letters 19 (2019) 2066-2073. [DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00238]
15. [15] Creutz S.E., Crites E.N., De Siena M.C., Gamelin D.R., "ColloidalNanocrystals of Lead-Free Double-Perovskite (Elpasolite) Semiconductors: Synthesis and Anion Exchange to Access New Materials", Nano letters 18 (2018) 1118-1123. [DOI:10.1021/acs.nanolett.7b04659]
16. [16] Li Y., Ji L., Liu R., Zhang C., Mak C.H., Zou X., Shen H.H., Leu S.Y., Hsu H.Y., "A Review on Morphology Engineering for Highly Efficient and Stable Hybrid Perovskite Solar Cells", Journal of Materials Chemistry A 6 (2018) 12842-12875. [DOI:10.1039/C8TA04120B]
17. [17] Ghosh B., Wu B., Mulmudi H.K., Guet C., Weber K., Sum T.C., Mhaisalkar S., Mathews N., "Limitations of Cs3Bi2I9 as Lead-Free Photovoltaic Absorber Materials", ACS Applied Materials & Interfaces 10 (2018) 35000-35007. [DOI:10.1021/acsami.7b14735]
18. [18] Tauc J., Grigorovici R., Vancu A., "Optical Properties and Electronic Structure of Amorphous Germanium", physica status solidi (b) 15 (1966) 627-637. [DOI:10.1002/pssb.19660150224]
19. [19] Asadpour Arzefooni A., Izadifard M., Ghazi M.E., "Investigation of Structural and Optical Properties of CH3NH3SnI3 Perovskite Layers Synthesized by One-Step Thermal Evaporation Technique", Iranian Journal of Crystallography and Mineralogy 28 (2020) 1037-1050. [DOI:10.52547/ijcm.28.4.1037]
20. [20] Mitzi D., Yan Y., "High Performance Perovskite-Based Solar Cells (Final Technical Report)", Duke Univ., Durham, NC (United States); Univ. of Toledo, OH (United States), 2019. [DOI:10.2172/1582433]
21. [21] Hamdeh U H., "Solution-Processed All-Inorganic Bismuth-Triiodide Thin-Films for Photovoltaic Application", Iowa State University, 2017.
22. [22] Zhao Y., Cruse K., Abdelsamie M., Ceder G., Sutter-Fella C M., "Synthetic Approaches for Thin-Film Halide Double Perovskites", Matter 4 (2021) 1801-1831. [DOI:10.1016/j.matt.2021.03.009]
23. [23] Sun H., Zhang J., Gan X., Yu L., Yuan H., Shang M., Lu C., Hou D., Hu Z., Zhu Y., "Pb‐Reduced CsPb0.9Zn0.1I2Br Thin Films for Efficient Perovskite Solar Cells", Advanced energy materials 9 (2019) 1900896. [DOI:10.1002/aenm.201900896]
24. [24] Amrollahi Bioki H., Moshaii A., Borhani Zarandi M., "Performance Improvement of Ambient-Condition Fabricated Perovskite Solar Cells Using an Interfacial HKUST-1 MOF on Electron Transfer Layer", Surfaces and Interfaces 27 (2021) 101579. [DOI:10.1016/j.surfin.2021.101579]
25. [25] Li Z., Huang Y.T., Mohan L., Zelewski S.J., Friend R.H., Briscoe J., Hoye R.L., "Elucidating the Factors Limiting the Photovoltaic Performance of Mixed Sb-Bi Halide Elpasolite Absorbers", Solar RRL 6 (2022) 2200749. [DOI:10.1002/solr.202200749]
26. [26] Grabowski D., Liu Z., Schöpe G., Rau U., Kirchartz T., "Fill Factor Losses and Deviations from the Superposition Principle in Lead Halide Perovskite Solar Cells", Solar RRL 6 (2022) 2200507. [DOI:10.1002/solr.202200507]
27. [27] Ji F., Boschloo G., Wang F., Gao F., "Challenges and Progress in Lead‐Free Halide Double Perovskite Solar Cells", Solar RRL (2023) 2201112. [DOI:10.1002/solr.202201112]
28. [28] Ke W., Xiao C., Wang C., Saparov B., Duan H.S., Zhao D., Xiao Z., Schulz P., Harvey S.P., Liao W., "Employing Lead Thiocyanate Additive to Reduce the Hysteresis and Boost the Fill Factor of Planar Perovskite Solar Cells", Advanced materials 28 (2016) 5214-5221. [DOI:10.1002/adma.201600594]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
