رسالة ماجستير في قسم الفيزياء تناقش (التحليل العـددي لتحسيـن خـواص الإخراج لخلايا البيروفسكايت الشمسية (FA)2BiCuI6 )

نوقشت رسالة ماجستير في كلية التربية للعلوم الصرفة – قسم الفيزياء بعنوان (التحليل العـددي لتحسيـن خـواص الإخراج لخلايا البيروفسكايت الشمسية (FA)2BiCuI6 )للطالب مروان رحمن رشيد.

تم في هذا البحث وباستعمال برنامج  (SCAPS­ID)المحاكي للخلايا الشمسية دراسة تحسين خواص الاخراج لخلايا البيروفسكايت الشمسية ذات التركيب FTO/STO/(FA)2BiCuI6/Zn2P3/Au حيث تمت هذه الدراسة على أربعة مراحل في بداية الامر تم إجراء عملية محاكاة للخلية المختارة للبحث  حيث تم الحصول على كفاءة تحويل(η)(18.52%) وعامل الملء(FF)(68.84%) وتيار الدائرة القصير(JSC) 26.33(mA/cm2)وفولتية الدائرة المفتوحة(VOC) 1.02(V) والمرحلة الثانية تضمنت إجراء تغيرات على سمك طبقات خلية محل البحث وتم اختيار أفضل سمك لكل طبقة أعطت  فضل نتائج للخلية واختيرت الخلية التي سميت بالخلية المحسنة وأجريت عليها عملية المحاكاة     حيث سجلت كفاءة التحويل(η)(20.92%) وعامل الملء(FF) (75.57%)وتيار الدائرة القصير(JSC)26.68(mA/cm2) وفولتية الدائرة المفتوحة (VOC) 1.039(V) والمرحلة الثالثة تضمنت تأثير كثافة العيوب على أداء الخلية المحسنة حيث تمت دراسة تغير كثافة العيوب لطبقة الامتصاص (FA)2BiCuI6 وتبين أن العيوب لها تأثير مباشر على أداء الخلية وعندما يتم زيادة كثافة العيوب ضمن المدى (1×1010cm-3-5×1012cm-3) تنخفض خواص (I-V) للخلية ويصاحبه انخفاض في جميع مخرجات الخلية (VOC,JSC,FF,η) وكذلك تنخفض قيمة الكفاءة الكمية حيث تم التوصل لأفضل نتائج للخلية عند أقل قيمة لكثافة العيوب (1×1010cm-3) التي تم دراستها حيث سجلت كفاءة التحويل(η)(26.03%) وعامل الملء(FF)(74.89%) وتيار الدائرة القصير(JSC) 26.72(mA/cm2) وفولتية الدائرة المفتوحة(VOC)1.30(V) وكذلك زيادة قيمة الكفاءة   الكمية والمرحلة الرابعة تضمنت إضافة طبقات امتصاص ثانية للخلية المحسنة وهي كل من (Sb2Se3, Sb2S3, MAPbI3, CNTS, CBTS) وتم دراسة كل طبقة على حدى وجد أن أفضل طبقة امتصاص والتي أعطت أفضل النتائج لمخرجات الخلية هي طبقة ((Sb2Se3 حيث بلغت كفاءة التحويل(η)(28.31%) وعامل الملء(FF)(70.77%) وتيار الدائرة القصير(JSC)38.15(mA/cm2)‏ وفولتية الدائرة المفتوحة (VOC) 1.04(V)وتحسنت قيمة الكفاءة الكمية ومستويات الطاقة لهذه الطبقة وأصبح تركيب أفضل خلية كالتالي FTO/STO/(FA)2BiCuI6/Sb2Se3/Zn2P3/Au وكذلك تم دراسة تأثير مقاومة التوالي على كفاءة الخلية المحسنة حيث تم دراستها ضمن المدى (Ohm.cm2)][0-8 وبعد إجراء عملية المحاكاة للخلية المحسنة وبعد تغير مقاومة التوالي لها تبيين أن مقاومة التوالي تؤثر بشكل مباشر على أداء الخلية حيث كلما زادت قيمة مقاومة التوالي انخفضت كفاءة التحويل للخلية حيث تم الحصول على أفضل نتائج لمخرجات الخلية عندما تكون مقاومة التوالي قيمتها صفر أي لاتوجد مقاومة توالي حيث سجلت كفاءة التحويل(η)(35.03%) وعامل الملء (FF)(87.60%) وتيار الدائرة القصير(JSC)38.18(mA/cm2) وفولتية الدائرة المفتوحة(VOC)             1.04