تحسين أداء خلايا بيروفسكايت الشمسية الخالية من الرصاص باستخدام بدائل منخفضة التكلفة للذهب عبر المحاكاة العددية

الملخص

    تعدّ مادة البيروفسكايت الخالية من الرصاص مثل CsSnI₃ من المواد الماصة الواعدة للطاقة الشمسية المستدامة، إلا أنّ أداءها يتأثر بشكل كبير بخيار طبقة الاتصال الخلفي. استعمل هذا البحث محاكاة SCAPS-1D (معايرة ببيانات تجريبية) لدراسة مجموعة واسعة من المواد (Al, Cr, Mo, Cu, Ag, Fe, rGO, C, Ni, W) بوصفها بدائل للذهب. أظهرت النتائج أن كثافة التيار القصير (Jsc) تبقى شبه ثابتة عند31.8 mA/cm²   لمعظم الحالات، بينما يختلف كمون الدارة المفتوحة ومعامل الملء (FF) تبعًا لتابع عمل المادة(WF). سجّل الذهب كفاءة تحويل طاقة (PCE≈ 17.4%)، (Voc ≈ 0.886 V)، (FF ≈61%) بينما حقق التنغستن(WF = 5.22 eV) أعلى كفاءة (PCE≈ 20.16%)، (Voc ≈ 0.91 V) ، (FF ≈70%) ، يليه النيكل بكفاءة تحويل طاقة (PCE≈ 18.78%)،(Voc ≈ 0.90 V)  (FF ≈65%)، كما أظهرت الأقطاب الكربونية أداءً منافسًا بكفاءة ( (14.5%، مما يجعلها بديلًا منخفض التكلفة ومستقرًا. تؤكد هذه الدراسة أن اختيار طبقة الاتصال الخلفي، استنادًا إلى توافق مستويات الطاقة وخصائص الواجهة، يمثل عاملًا حاسمًا في تحسين أداء خلايا CsSnI₃ الخالية من الرصاص.