سلول¬های خورشیدی پروسکایت، موفق¬ترین سلول¬های خورشیدی در پاسخ¬گویی به نیاز به سلول خورشیدی با بازده¬ی بالا و درعین‌حال هزینه¬ی تولید کم به شمار می¬آیند [1]. باوجود پیشرفت¬های چشم¬گیر در طی سال¬های اخیر، یکی از مهم¬ترین مسائل پیش رو، کیفیت لایه¬ی پروسکایت است. ارتقای کیفیت این لایه، مقاومت¬های سری و موازی را کاهش داده و درنتیجه خواص فوتوولتاییک را بهبود می-بخشد. کیفیت لایه¬ی پروسکایت به عوامل مختلفی به‌خصوص احتمال بازترکیبی کم الکترون-حفره و اندازه¬ی دانه¬های بلور پروسکایت بستگی دارد [3]. در این کار، با توجه به نیاز به بهبود مورفولوژی بلور پروسکایت و اصلاح سطح آن برای کاهش بازترکیبی الکترون-حفره، گرافن داپ شده با نیتروژن در سلول خورشیدی پروسکایت به کار گرفته‌شده است. برای به¬کارگیری گرافن داپ¬شده با نیتروژن در لایه¬ی پروسکایت، این ماده در محلول اولیه¬ی پروسکایت پراکنده شد و سپس محلول حاصل در تهیه سلول خورشیدی به کار گرفته شد. ساختار کلی سلول خورشیدی پروسکایت به‌صورت زیر بوده است: FTO/ لایه¬ی متراکم TiO2/ لایه¬ی مزوپور TiO2/ فیلم پروسکایت/ اسپایرو اومتاد/ طلا تصاویر SEM نشان می¬دهد که پروسکایت/گرافن داپ¬شده با نیتروژن (شکل 1 ب)، پوشش کامل سطح با دانه¬های بزرگتر از پروسکایت مرجع (شکل 1 الف) را داراست. میانگین اندازه¬ی دانه¬ها برای پروسکایت تقریباً 196 نانومتر و برای پروسکایت/گرافن داپ¬شده با نیتروژن حدود 490 نانومتر تخمین زده شد. به‌علاوه همان‌طورکه در شکل دیده می¬شود، لایه¬ی پروسکایت در حضور گرافن داپ¬شده با نیتروژن باضخامت بیشتری نسبت به پروسکایت به¬تنهایی تشکیل‌شده است. نمودار آماری پارامترهای فوتوولتاییک سلول خورشیدی پروسکایت/گرافن داپ‌شده با نیتروژن در مقایسه با مرجع در شکل 2 نشان داده شده است. داده¬های آماری سلول¬های خورشیدی به‌خوبی نشان می¬دهد که پارامترهای فوتوولتاییک سلول خورشیدی زمانی که پروسکایت در حضور گرافن داپ¬شده با نیتروژن تشکیل می¬شود نسبت به سلول خورشیدی مرجع بهبودیافته است. بیشترین افزایش در JSC سلول خورشیدی دیده شد که آن را می¬توان به افزایش خاصیت جذب نور بالای لایه¬ی پروسکایت باضخامت بیشتر (شکل 1 ج و د) و همچنین بلور¬های بزرگتر پروسکایت/ گرافن داپ-شده با نیتروژن در مقایسه با پروسکایت خالص (شکل 1 الف و ب) نسبت داد. با افزودن گرافن داپ¬شده با نیتروژن به سلول خورشیدی پروسکایت، FF آن نیز تا حدی افزایش‌یافته است که دلیل آن این است که فیلم پروسکایت با بلورینگی بالا، مرزهای دانه¬ی کمتری دارد و مقاومت آن کمتر است. افزایش VOC در سلول خورشیدی پروسکایت در حضور گرافن داپ¬شده با نیتروژن به دلیل حضور صفحات گرافن است که به¬خوبی توانسته است تله¬های سطحی بلورهای پروسکایت را اصلاح کند و از بازترکیبی الکترون-حفره ممانعت کند. درنتیجه حضور گرافن داپ شده با نیتروژن در لایه¬ی فعال سلول خورشیدی پروسکایت با تأثیر بر اندازه¬ی دانه¬های پروسکایت و اصلاح سطح آن¬ها توانسته است به‌خوبی عملکرد این سلول خورشیدی را بهبود بخشد.

کلمات کلیدی