Seminarium Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej
Sprawność perowskitowych ogniw słonecznych przekroczyła już 27%, jednak wartość ta dotyczy urządzeń o najwyższej wydajności, które nadal znacząco odbiegają od ogniw wytwarzanych standardowo, gdzie sprawność często nie przekracza 20%. Za obniżenie wydajności odpowiadają mechanizmy strat w perowskitowych ogniwach słonecznych, których charakter silnie zależy zarówno od wybranej architektury, jak i procesu wytwarzania. W związku z tym sformułowano pytanie, jakie mechanizmy strat dominują w perowskitowych ogniwach słonecznych (CsFAMAPbIBr) w architekturze odwróconej oraz czy możliwe jest ich ilościowe badanie w sposób pozwalający na jednoznaczne ukierunkowanie dalszej optymalizacji.
W celu odpowiedzi na tak sformułowane pytanie w przedstawionym cyklu badawczym połączono badania eksperymentalne z symulacjami numerycznymi. Zastosowano trzy techniki analizy perowskitowych ogniw słonecznych. Po pierwsze, wykorzystano model diodowy odniesiony do granicy sprawności Shockleya-Queissera, pozwalający określić, czy dominujące ograniczenia mają charakter elektryczny czy optyczny. Po drugie, zastosowano numeryczny model dryfu-dyfuzji do szczegółowej analizy strat elektrycznych, w tym transportu nośników i rekombinacji związanej z defektami w objętości perowskitu oraz na interfejsach z warstwami transportującymi. Po trzecie, zaimplementowano model transferu macierzy do ilościowej oceny strat optycznych wynikających z propagacji światła w wielowarstwowej strukturze ogniwa. Tak przeprowadzona analiza pozwoliła wskazać kierunki optymalizacji prowadzące do systematycznego zwiększania sprawności perowskitowych ogniw słonecznych