CdTe və CIGSe kimi nazik təbəqəli günəş batareyaları aşağı istehsal dəyəri və əla enerji çevrilmə səmərəliliyi (PCE) səbəbindən əhəmiyyətli dərəcədə diqqət çəkdi. Buna baxmayaraq, tərkib elementlərinin toksikliyi və qıtlığı onların geniş istifadəsini məhdudlaşdırır.

Bu yaxınlarda Cu ₂ SrSnS ₄ yarımkeçirici qeyri-toksiklik, Yerin bolluğu, tənzimlənə bilən bant boşluğu və s. daxil olmaqla, əla absorber xüsusiyyətlərinə görə potensial əvəzedici kimi ortaya çıxdı. Ancaq yenə də o, 0,6% aşağı PCE ilə inkişaf mərhələsindədir və bu, ənənəvi hüceyrələrlə rəqabət aparmaq üçün nəzərəçarpacaq təkmilləşdirmə tələb etdiyini ortaya qoyur.

Böyük açıq dövrə gərginliyi (V _OC ) itkisi onun performansını məhdudlaşdırır, bu, ilk növbədə daşınma təbəqələri ilə zolağın düzgün uyğunlaşdırılmamasından qaynaqlanır. İdeal cihaz konfiqurasiyasını kəşf etmək onun PCE-ni təkmilləşdirmək üçün ən yaxşı həlldir.

Bu yaxınlarda SCAPS-1D simulyasiya proqramı etibarlılığı və material sərf etmədən günəş elementinin xüsusiyyətlərini daha az vaxt ərzində öyrənmək üstünlüyü ilə diqqəti cəlb etmişdir. Journal of Physics and Chemistry of Solids jurnalında dərc olunmuş işimizdə biz bir neçə cihaz konfiqurasiyası təklif etdik və SCAPS-1D istifadə edərək Cu ₂ SrSnS ₄ günəş elementlərinin performansını hərtərəfli öyrəndik .

Biz altı Cu ₂ SrSnS ₄ günəş elementini xalkogenid və oksid əsaslı deşik daşıma təbəqələrinə (HTL) əsaslanan super dövlət konfiqurasiyasında dizayn etdik, yəni Sb ₂ S ₃ , MoS ₂ , Cu ₃ BiS ₃ , NiO , CuAlO ₂ və Cu ₂ O, ZnMgO (elektron kimi) daşıyıcı təbəqə ilə. Bundan əlavə, HTL-nin performansın artırılmasında əhəmiyyətini başa düşmək üçün HTL olmayan günəş batareyaları da hazırladıq.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=2520359048&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747047956&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-05-cusrsns-solar-cells-inorganic-hole.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy45MyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNi4wLjcxMDMuOTMiXSxbIkdvb2dsZSBDaHJvbWUiLCIxMzYuMC43MTAzLjkzIl0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747047956075&bpp=1&bdt=106&idt=61&shv=r20250507&mjsv=m202505060101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1747046724%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1747046724%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1747046724%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3757893998528&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1727&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092108%2C95356809%2C95360294&oid=2&pvsid=3007943511632175&tmod=1596790856&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=68

Onların performansı qalınlıq, daşıyıcı sıxlığı, qüsur sıxlığı və interfeys xüsusiyyətləri kimi hər bir təbəqənin əsas parametrlərinin funksiyası kimi geniş şəkildə təhlil edilmişdir. Bu optimallaşdırmaların yekun nəticələri diqqətəlayiq idi. HTL əlavə edilməsi PCE-ni yüksəltdi və xalkogenid HTL-lərlə müqayisədə oksid HTL əsaslı günəş batareyaları Cu ₂ O HTL üçün 18,48% çempion PCE ilə daha yüksək performans göstərdi.

_{Biz daha sonra Cu 2} O HTL-nin digərlərindən üstünlüyünün səbəbini tapmaq üçün müxtəlif HTL əsaslı günəş batareyaları arasında müqayisəli təhlillər apardıq . Tədqiqat enerji diaqramları, elektrik sahəsi, generasiya, rekombinasiya dərəcələri, Nyquist qrafikləri və SCAPS-1D-dən çıxarılan hər bir günəş elementinin elektron paylanmasına diqqət yetirdi.

Biz müəyyən etdik ki, Cu ₂ O günəş elementləri absorber və HTL interfeysində -0,04 eV və 0,46 eV-lik çuxur və elektron maneələri olan mükəmməl zolaq uyğunlaşmasına malikdir. Bundan əlavə, o , mənfi tərəfdə daha yüksək elektrik sahəsini , 9,4×10 ⁵ Ω.cm ² böyük rekombinasiya müqavimətini və digərləri ilə müqayisədə aşağı V _OC kəsiri göstərdi.

Yekun olaraq, işimiz fotovoltaik icma üçün günəş batareyalarının səmərəliliyinin artırılmasında HTL-nin əhəmiyyətini anlamaq üçün perspektivli təlimatlar təqdim edir. Beləliklə, biz inanırıq ki , çempion cihaz quruluşu FTO/ZnMgO/Cu ₂ SrSnS ₄ /Cu _{2 O/Ni ilə Cu 2} SrSnS ₄ günəş elementlərinin istehsalı gələcəkdə Cu ₂ SrSnS ₄ günəş elementlərinin PCE-ni artıracaq .

Bu hekayə Elm X Dialoqunun bir hissəsidir , burada tədqiqatçılar dərc olunmuş tədqiqat məqalələrinin nəticələrini bildirə bilərlər. Science X Dialoq və necə iştirak etmək barədə məlumat üçün bu səhifəyə daxil olun .

Daha çox məlumat: Kaviya Tracy Arockiadoss et al, SCAPS-1D simulyasiyası ilə xalkogenid və oksid dəliklərinin nəqli təbəqələrindən istifadə edərək Cu2SrSnS4 günəş hüceyrələri üçün memarlıq qaydaları, Bərk Maddələrin Fizika və Kimyası Jurnalı (2025). DOI: 10.1016/j.jpcs.2025.112732

Dr. Latha Marasamy UAQ-da Kimya Fakültəsinin Tədqiqat Professorudur və burada beynəlxalq tələbələr və tədqiqatçılardan ibarət dinamik komandaya rəhbərlik edir. Onun missiyası bərpa olunan enerji mənbələrini inkişaf etdirməkdir, xüsusən də CdTe, CIGS, yeni yaranan xalkogenid perovskitləri, qurğuşunsuz perovskitlər, I2-II-IV-VI4 dördüncü xalkogenidləri və hibrid günəş hüceyrələrini əhatə edən ikinci və üçüncü nəsil günəş batareyalarının inkişafında. O, CdTe, CIGSe, CdS, MOFs, qrafit karbon nitridi, xalkogenid perovskitləri (ABX ₃ , burada A = Ba, Sr, Ca; B = Zr, Hf; X = S, Se), dördüncü xalkogenidlər (I2-II-IV-IV, S = A, S, C, II, s, s) kimi materiallarla işləyir. Mn, Fe, Mg IV = Sn, Ti VI = S, Se), metal oksidləri, MXenlər, ferritlər, plazmonik metal nitridləri və bu tətbiqlər üçün boridlər. Bundan əlavə, Dr. Marasamy DFT və SCAPS-1D simulyasiyaları vasitəsilə yeni materialların xassələrini və onların günəş batareyasının performansına təsirini araşdırır.