Дослідження впливу транспортних шарів на сонячні елементи ZrS2/MEH-PPV: використання програмного забезпечення SCAPS -1D

  • Марван С. Муса Департамент інженерії відновлюваної енергетики, Університет Джадара, Ірбід, Йорданія
  • Хмуд Аль-Дмур Professor in Physics Mutah university https://orcid.org/0000-0001-5680-5703
  • Емад К. Джарадат Департамент фізики, природничий факультет. Ісламський університет імама Мохаммада Ібн Сауда, Ер-Ріяд, Саудівська Аравія
  • Усама Є. Аль-Маданат Департамент хімії, Факультет природничих наук, Університет Мута, Мута, Йорданія
  • Ахмад M.D. (Асса’д) Джабер Департамент фундаментальних гуманітарних наук і природничих наук, медичний факультет, Університет медичних наук Акаби, Акаба, Йорданія
  • Беддіаф Заїді fКафедра фізики, факультет матеріальних наук, Університет Батна, Батна, Алжир
  • Ахмет Саїт Алалі Факультет фізики, Технічний університет Йилдиз, Стамбул, Туреччина
  • В. Аравіндан Лабораторія Smart матеріалів, факультет фізики, Інженерний коледж Тіагараджар, Мадурай, Індія
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-49
Ключові слова: SCAPS моделювання, сонячні елементи, щільність легування, дефект інтерфейсу, робоча функція

Анотація

У цій роботі досліджується вплив шарів транспортування заряду на ефективність сонячних елементів із полі[2-метокси-5-(2-етилгексилокси)-1,4-феніленвінілену] (MEH_PPV) і дисульфіду цирконію (ZrS₂) за допомогою програмного забезпечення Scaps-1D. Було встановлено, що при збільшенні товщини MEH-PPV і зменшенні концентрації його акцепторного допування ефективність (μ%), коефіцієнт заповнення (FF) і густина струму короткого замикання (Jsc) зменшуються. І навпаки, збільшення товщини шару транспортування електронів ZrS₂ і зменшення його щільності донорного легування підвищило ефективність (μ%) і щільність струму короткого замикання (Jsc), зберігаючи постійну напругу холостого ходу (Voc). Ці результати можна пояснити зниженим розподілом і збором зарядів у MEH-PPV і зменшеною довжиною оптичного шляху в ZrS2. З іншого боку, зворотний контакт із роботою виходу нижче 4,65 еВ, сонячні елементи MEH-PPV/ZrS2 показали найнижчу ефективність порівняно з різними типами зворотного контакту. За оптимальних умов сонячна батарея MEH-PPV/ZrS2 показує високу ефективність 21%, коли концентрація допанту MEH-PPV і значення нейтральної щільності дефектів на межі ZrS2/MEH-PPV становлять 1022 см-3 і 109 см-3 відповідно.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографія автора

Хмуд Аль-Дмур, Professor in Physics Mutah university

Professor in Physics, Mutah University.

Посилання

N. Kumar, and K. Chandra, Journal of Materiomics, 7(5), 940 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jmat.2021.04.002

S. Liu, V. Biju, Y. Qi, et al., NPG Asia Materials, 15, 1 (2023). https://doi.org/10.1038/s41427-023-00474-z

A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, and T. Miyasaka, Journal of the American chemical society, 131, 6050 (2009). https://doi.org/10.1021/ja809598r

H. Al-Dmour, R.H. Alzard, R.H.H. Alblooshi, K. Alhosani, S. AlMadhoob, and N. Saleh, Front Chemistry, 7, 561 (2019). https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00561

R. Ranjanm, A. Nikhi, et al., Scientific Report, 13. 1 (2023). https:/doi: 10.1038/s41598-023-44845-6

H. Al-Dmour, East European Journal of Physics, (2), 445 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-58

S. Lee, J. Li, S. Lee, C. Moon, Y. Kim, J. Cao, and C. Jhun, Molecules, 26(9), 2512 (2021). https://doi.org/10.3390/molecules26092512

W. Brütting, Nature. Material, 18, 432 (2019). https://doi.org/10.1038/s41563-019-0329-0

S. Al-Taweel, S. Al-Trawneh, H. Al-Dmour, O. Al-Gzawat, W. Alhalasah, and M. Mousa, Heliyon, 9(10), 21039 (2023). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21039

R. Suryana, et al., IOP Conference series: Materials Science and Engineering, 333, 012022 (2018). https://doi:10.1088/1757-899X/333/1/012022.

A. Reshak, M. Shahimin, N. Juhari, R. Vairavan, Current Applied Physics, 13, 1894 (2013). https://doi.org/10.1016/j.cap.2013.07.023

H. Chen, T. Huang, T. Chang, et al., Scientific Report, 6, 34319 (2016). https://doi.org/10.1038/srep34319

R. Chaymaa, et al., Matériaux and Techniques, 111, 507 (2023). https://doi.org/10.1051/mattech/2024003

Al-Dmour, H., Salah Al-Trawneh, and Samir Al-Taweel, International Journal of Advanced and Applied Sciences 8(6), 128 (2021). https://doi.org/10.21833/ijaas.2021.06.015

M. Burgelman, P. Nollet, and S. Degrave, Thin Solid Films, 361, 527 (2000). https://doi.org/10.1016/S0040-6090(99)00825-1

H. Amina, G. Yigit, M. Begrettin, and K. Hamdi, Optical Materials, 121, 111544 (2021). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111544

M. Abdelfatah, A. El Sayed, W. Ismail, et al., Scientific Report, 13 4553 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31553-4

D. Lee, and K. Kim, Nanomaterials, 13, 1848 (2023). https://doi.org/10.3390/nano13121848

A. Bradesko, et al., Journal of Material Chemistry, 9, 3204 (2021). https://doi.org/10.1039/D0TC05854H

A. Mortadi, E. Hafidi, M. Monkade, R. El Moznine, Materials Science for Energy Technologies, 7, 158-165 (2024). https://doi.org/10.1016/j.mset.2023.10.001

A. Chowdhur, Acta Physica Polonica A, 145, 215 (2024). https://doi.org/10.12693/APhysPolA.145.215

A. Trukhanov, V. Bruevich, and Yu. Paraschuk, Physical Review B, 84, 5318 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.205318

H. Al Dmour, AIMS Materials, 8, 261 (2021). https://doi.org/10.3934/matersci.2021017

R. Priyanka, S. Numeshwar, T. Sanjay, and K. Khare, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 798, 012020 (2020). https://doi.org/10.1088/1757-899X/798/1/012020

Опубліковано
2024-12-08
Цитовано
Як цитувати
Муса, М. С., Аль-Дмур, Х., Джарадат, Е. К., Аль-Маданат, У. Є., ДжаберА. M. (Асса’д), Заїді, Б., Алалі, А. С., & Аравіндан, В. (2024). Дослідження впливу транспортних шарів на сонячні елементи ZrS2/MEH-PPV: використання програмного забезпечення SCAPS -1D. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 419-426. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-49
Номер
№ 4 (2024): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2024 Марван С. Муса, Хмуд Аль-Дмур, Емад К. Джарадат, Усама Y. Аль-Маданат, Ахмад M.D. (Асса’д) Джабер, Беддіаф Заїді, Ахмет Саїт Алалі, В. Аравіндан

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).