Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Влияние концентрации дефектов в перовските и гетеропереходах на фотоэлектрические характеристики солнечного элемента

А.З. Агоев1, А.М. Кармоков1, Е.Н. Козырев2, О.А. Молоканов1, Р.Ю. Кармокова1

1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
2 ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)»

DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.537

Оригинальная статья

Аннотация: Увеличение стабильности и надежности работы перовскитных преобразователей солнечной энергии в электрическую является одной из важных проблем в области зеленой энергетики. В связи с этим предлагается новая модель структуры солнечного элемента, способная стабилизировать фотоэлектрические характеристики на уровне, приближающемся к теоретическому пределу для однослойного перовскита. Рассмотрено влияние концентрации дефектов на характеристики преобразования солнечной энергии в электрическую в перовскитных солнечных элементах в модели структуры ITO/ZnO/CH3NH3PbI3/NiO/Ag. Проведенные численные расчеты, показывают существенную зависимость характеристик солнечного элемента от плотности дефектов на границах слоев и в самом перовскитном поглотителе. Установлены зависимости характеристик фотоэлектрической эффективности солнечного элемента от плотности дефектов на гетеропереходах оксидов с поглотителем и в поглотителе. Установлены предельные значения концентрации дефектов, ниже которых достигаются максимальные значения напряжения холостого хода, плотности тока короткого замыкания, фотоэлектрическая эффективность и коэффициента полезного действия. Концентрация дефектов на межфазной границе CH3NH3PbI3/NiO практически не влияет на значения указанных параметров. Для предложенной модели построена вольтамперная характеристика и рассчитаны оптимальные фотоэлектрические характеристики.

Ключевые слова: коэффициент эффективности, перовскит, солнечный элемент, оксид цинка, оксид никеля, дефекты, граница раздела

  • Агоев Артур Залимханович – инженер научно-технологического центра микроэлектроники и нанотехнологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Кармоков Ахмед Мацевич – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Козырев Евгений Николаевич – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой электронных приборов, ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)»
  • Молоканов Олег Артемович – к.т.н., доцент кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Кармокова Рита Юрьевна – к.ф.-м.н., доцент кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Ссылка для цитирования:

Агоев, А.З. Влияние концентрации дефектов в перовските и гетеропереходах на фотоэлектрические характеристики солнечного элемента / А.З. Агоев, А.М. Кармоков, Е.Н. Козырев, О.А. Молоканов, Р.Ю. Кармокова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 537-543. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.537. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Movla, H. Optimization of the CIGS based thin film solar cells: numerical simulation and analysis / Н. Movla// Optik. – 2014. – V. 125. – I. 1. – P. 67-70. DOI: 10.1016/j.ijleo.2013.06.034.
2. Mostefaoui, M. Simulation of high efficiency CIGS solar cells with SCAPS-1D software / M. Mostefaoui, H. Mazari, S. Khelifi, A. Bouraiou, R. Dabou // Energy Procedia. – 2015. – V. 74. – P. 736-744. DOI: 10.1016/j.egypro.2015.07.809.
3. Zhou, Y. A numerical model for charge transport and energy conversion of perovskite solar cells / Y. Zhou, A. Gray-Weale // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2016. – V. 18. – I. 6. – P. 4476-4486. DOI: 10.1039/c5cp05371d.
4. Decock, K. Modelling multivalent defects in thin film solar cells / K. Decock, S. Khelifi, M. Burgelman // Thin Solid Films. – 2011. – V. 519. - I. 21.- P. 7481-7484. DOI: 10.1016/j.tsf.2010.12.039.
5. Burgelman, M. Numerical modeling of intra-band tunneling for heterojunction solar cells in SCAPS / M. Burgelman, J. Verschraegen // Thin Solid Films. – 2007. – V. 515. – I. 15. P. 6276-6279. DOI: 10.1016/j.tsf.2006.12.049.
6. Burgelman, M. Modeling thin-film devices / M. Burgelman, J. Verschraegen, S. Degrave, P. Nollet // Progress in Photovoltaics: Research and Applications. – 2004. – V. 12. – I. 2-3. - P. 143-153. DOI: 10.1002/pip.524.
7. Яковлева, Н. И. Процессы рекомбинации и анализ времени жизни в узкозонных полупроводниковых структурах CdHgTe / Н. И. Яковлева // Успехи прикладной физики. – 2015. – Т. 3. – № 2. – C. 169-179.
8. Burgelman, M. Modelling polycrystalline semiconductor solar cells / M. Burgelman, P. Nollet, S. Degrave // Thin Solid Films. – 2000. – V. 361-362. – P. 527-532. DOI: 10.1016/S0040-6090(99)00825-1.
9. Danladi, E. Numerical modeling and analysis of HTM-free heterojunction solar cell using SCAPS-1D / E. Danladi, A. Shuaibu, M.S. Ahmad, J. Tasiu // East European Journal of Physics. – 2021. – V. 2. – P. 135-145. DOI: 10.26565/2312-4334-2021-2-11.
10. Danladi, E. Optimization of Absorber and ETM Layer Thickness for Enhanced Tin based Perovskite Solar Cell Performance using SCAPS-1D Software / E. Danladi, A.O. Salawu, M.O. Abdulmalik et al. // Physics Access. – 2022. – V. 2. – I. 1. – P. 1-11. DOI: 10.47514/phyaccess.2022.2.1.001.
11. Wei, R. Modelling of perovskite solar cells / R. Wei // Masters by Research thesis. – Queensland: Queensland University of Technology, 2018. – 81 p.
12. Hossain, M.I. Copper oxide as inorganic hole transport material for lead halide perovskite-based solar cells / M.I. Hossain, F.H. Alharbi, N.A. Tabet // Solar Energy. – 2015. – V. 120. – P. 370-380. DOI: 10.1016/j.solener.2015.07.040.
13. Yang, D. Alternating precursor layer deposition for highly stable perovskite films towards efficient solar cells using vacuum deposition / D. Yang, Z. Yang, W. Qin et al. // Journal of Materials Chemistry A. – 2015. – V. 3. – I. 18. – P. 9401-9405. DOI: 10.1039/C5TA01824B.
14. Chen, D. Growth strategy and physical properties of the high mobility of P-types CuI crystal / D. Chen, Y. Wang, Z. Lin, J. Huang et al. // Crystal Growth & Design. – 2010. – V. 10. – I. 5. – P. 2057-2060. DOI: 10.1021/cg100270d.
15. Kurnia, F. Effect of NiO growth conditions on the bipolar resistance memory switching of Pt/NiO/SRO structure / F. Kurnia, H.C.U. Jung, C. Liu et al. // Journal of Korean Physical Society. – 2010. – V. 57. – I. 61. – P. 1856-1861. DOI: 10.3938/jkps.57.1856.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒