نوع مقاله : پژوهشی

نویسنده

• حجت امراللهی بیوکی

دانشکده فیزیک- دانشگاه یزد

چکیده

با توجه به چالش‌های زیست‌محیطی ناشی از سمیت سرب و پایداری ضعیف در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی متداول، توسعه جایگزین‌های غیرسمی به یکی از اولویت‌های تحقیقاتی تبدیل شده است. در این پژوهش بهینه‌سازی پارامترهای غلظت و دمای بازپخت بر ویژگی‌های ساختاری، ریخت‌شناسی و اپتیکی لایه‌های نازک یدید قلع (SnI₂)، به‌عنوان پیش‌ماده اصلی در سلول‌های پروسکایتی بدون سرب که به روش چرخشی لایه‌نشانی شده، مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد غلظت mg/ml 375 و بازپخت در دمای °C 100 شرایط بهینه‌ای برای تشکیل لایه‌های یکنواخت با ‌دانه‌های متراکم (nm 120-80)، تخلخل کنترل‌شده و با کاهش نقص‌های سطحی است. در مقابل، افزایش دمای بازپخت تا °C 150 منجر به تخریب حرارتی، افت کیفیت لایه و ایجاد فازهای اکسیدی نامطلوب می‌شود که در نهایت بازده اپتیکی و الکترونی لایه را کاهش می‌دهد. طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش نشان داد لایه‌های SnI2 جذب مؤثری در محدوده طول‌موج نور مرئی با لبه جذب در حدود ۶۵۰ نانومتر دارد و بهترین عملکرد اپتیکی مربوط به لایه‌های بازپخت‌شده در C° ۱۰۰ است. محاسبات گاف انرژی، مقدار بهینه گاف مستقیم را 1.87eV به همراه کاهش انرژی اورباخ به 105meV در شرایط بهینه تعیین کرد که بیانگر کاهش نقص‌های سطحی و افزایش کیفیت بلورینگی است. نتایج طیف فوتولومینسانس نیز بهبود انتقال بار و کاهش بازترکیب غیرتابشی حامل‌های بار را برای لایه‌های SnI2 بازپخت شده در دمای °C 100 احتمال می‌دهد. این یافته‌ها لایه‌های SnI₂ بازپخت‌شده در °C 100 را به گزینه‌ای مناسب برای بهبود عملکرد و پایداری سلول‌های خورشیدی پروسکایتی بدون سرب با بازده بالا معرفی می‌کند.

کلیدواژه‌ها

• یدید قلع
• سلول خورشیدی پروسکایتی بدون سرب
• لایه‌نشانی چرخشی
• ویژگی‌های اپتیکی و ریخت‌شناسی
• دمای بازپخت بهینه