سلول خورشیدی پروسکایتی نیم‌کره‌ای حساسیت به زاویه تابش را کاهش می‌دهد

مقایسه پنج معماری در شبیه‌سازی

این تیم پنج معماری شامل سلول تخت، نانوسیمی، نیم‌کره‌ای صاف و دو ساختار نیم‌کره‌ای با سطح جلویی مخروط‌گردِ صاف یا بافت‌دار را مدل‌سازی کرد. اجزای هر نمونه شامل الکترود اکسید قلع ایندیوم (ITO)، لایه انتقال الکترون PCBM، جاذب پروسکایتی CH₃NH₃PbI₃، لایه انتقال حفره اکسید نیکل (NiO) و الکترود پشتی نقره (Ag) بود.

پژوهشگران با نرم‌افزار Lumerical، جذب و پراکندگی نور، میدان‌های الکترومغناطیسی و تولید بار را در طول موج ۳۰۰ تا ۸۰۰ nm و زاویه تابش صفر تا ۵۰ درجه بررسی کردند. سپس داده‌های تولید بار وارد شبیه‌سازی الکتریکی شد تا انتقال و بازترکیب حامل‌ها، مشخصه جریان ـ ولتاژ، بازده تبدیل توان و حداکثر توان خروجی ارزیابی شود.

در این بازه زاویه‌ای، نمونه نیم‌کره‌ای با سطح مخروط‌گردِ بافت‌دار به میانگین چگالی جریان اتصال کوتاه ۲۵٫۴۷ mA/cm² رسید. این مقدار برای سلول نیم‌کره‌ای صاف ۲۴٫۰۳ mA/cm² و برای نمونه تخت ۲۲٫۵۲ mA/cm² بود. به گفته پژوهشگران، تقارن سه‌بعدی ساختار به متعادل‌شدن انتقال حامل‌ها کمک می‌کند و تشدیدهای Mie در پوسته پروسکایتی، به دام‌اندازی نور را بهبود می‌دهد. این مفهوم در مطالعه‌ای منتشرشده در نشریه Solar Energy ارائه شده و اعضای گروه از Jilin Normal University و Chinese Academy of Sciences بوده‌اند.

این خبر برای خریداران و مهندسان صنعتی چه معنایی دارد؟

این نتایج فعلاً حاصل طراحی و شبیه‌سازی‌اند و به‌معنای عرضه تجاری یک ماژول خورشیدی جدید نیستند. با این حال، کاهش حساسیت سلول به زاویه تابش می‌تواند در آینده بر طراحی آرایه‌های فتوولتائیک و برآورد تولید انرژی در ساعات مختلف روز اثر بگذارد. برای تصمیم‌های خرید یا طراحی کنونی، بهتر است وضعیت ساخت نمونه واقعی، آزمون‌های محیطی، دوام و امکان تولید این ساختار در مقیاس صنعتی نیز در نظر گرفته شود.