رسالة ماجستير في قسم الفيزياء تناقش تصميم ومحاكاة خلية بيروفسكايتية خالية من مادة الرصاص باستخدام محاكي رياضي للطالبة دينا اياد صالح

نوقشت رسالة ماجستير في قسم الفيزياء الموسومة  تصميم ومحاكاة خلية بيروفسكايتية خالية من مادة الرصاص CHNH3Snl3/TiO2/TCO باستخدام محاكي رياضي للطالبة دينا اياد صالح

تم في هذا البحث دراسة تحسين خواص الخلية الشمسية ذات التركيب CH3NH3Snl3/TiO2/TCO  والتي تم دراستها عمليا وباستخدام برنامج محاكاة SCAPS-1D. تمت الدراسة على ثلاث مراحل , ففي البداية تم اختبار مصداقية البرنامج اعلاه حيث تم مقارنة النتائج العملية مع النتائج التي تم الحصول عليها من محاكات الخلية الشمسية نظريا وكانت قريبه جدا ،حيث كانت قيمة كفاءة التحويل نظريا (18.7%) وقيمة عامل الملئ نظريا (82.09).

تم بعد ذلك اجراء بعض التعديلات على اسماك طبقات الخلية الشمسية حيث تم الحصول على كفاءة تحويل بقيمة  (25.11%) وعامل ملئ (85.39) تم حساب هذه القيم بعد ان تم تغيير سمك طبقة الامتصاص (CH3NH3Snl3) absorption layer من (0.1µm) الى (4.5µm) وسمك طبقة الموائمة (TiO2)   buffer layerمن سمك (0.025µm) الى (0.15μm) وتم تغيير سمك طبقة النافذة (TCO) window layer من سمك (0.1μm) الى (2μm).ثم بعد هذه الخطوة جاء الدور لتغيير تركيز طبقات الخلية الشمسية حيث تم الحصول الى مخرجات الخلية الشمسية كما يلي كفاءة تحويل بقيمة ((23.9%وعامل ملئ (84.01) ,حيث تم تغيير تركيز طبقة الامتصاص من (1/cm3 CB=1E15) الى (CB=5E20  1/Cm3) وتركيز طبقة الموائمة من (1/Cm3 VB=1E15) الى (1/Cm3 VB=1*E22).

اما طبقة النافذة لم يوثر تغيير التركيز  فيها على مخرجات الخلية الشمسية .كذلك تم دراسة تأثير التشويب على طبقة الامتصاص من(NA=1E10 1/cm3) الى(NA=1E20 1/cm) و طبقة الموائمة من (ND=1E18 1/cm3) الى(ND=1E22 cm3) اما طبقة النفاذ من (ND=1E16 1/cm3) الى (ND= 1E16 1/cm3) الى (ND= 1E22 1/cm3) حيث كانت اعلى قيمة للكفاءة التحويلية (21.02%) و عامل الملئ بقيمة (83.9)

المرحلة الثانية من الدراسة تركزت حول عملية إضافة طبقات للخلية الاصلية حيث تم إضافة طبقة انعكاس خلفي   back surface layer(BSL) من المركبات (CuO, TA, CTe, SnS,MOS,Si) وتم دراسة كل طبقة على حدى ووجد ان افضل طبقة انعكاس خلفي والتي أعطت افضل النتائج لمخرجات الخلية هي طبقة (CuO) حيث بلغ عندها عامل الملئ (80.35) وكفاءة التحويل (28.63%) ,فولتية الدائرة المفتوحة Voc (1.07V) ,تيار الدائرة القصيرة Jsc (33.1 mA/Cm2).

تم بعدها إضافة طبقة موائمة buffer layer (ETL) من المركبات (,ZnO, ZnO: Al, V2O5, CdO ,ZnS) ,وتم دراسة كل طبقه من طبقاتها مع وجود افضل طبقة من طبقات الانعكاس الخلفي ,من خلال الدراسة تبين ان طبقة (ZnO;Al) أعطت افضل نتائج مخرجات للخلية الشمسية حيث بلغ عندها عامل الملئ (80.99) وكفاءة التحويل (28.68%) ,تيار الدائرة القصيرة (32.96 mA/Cm2) , فولتية الدائرة المفتوحة(1.07 V).بعد إضافة هذه الطبقات تم اختيار الخلية الشمسيةCuO/CH3NH3Snl3/ZnO: Al/TCO)  ) حيث تم دمج افضل طبقت موائمة وافضل طبقة انعكاس خلفي من حيث النتائج عند الخلية التي تم اختيارها بلغت كفاءة التحويل (28.63%),عامل الملئ (80.99) ,فولتية الدائرة المفتوحة (1.074V) ,تيار الدائرة القصيرة (32.96mA/Cm2).