Kalkon azo boyasının boya duyarlı katıhal perovskite güneş hücrelerinin verim ve kararlılığı üzerine etkileri
Effects of chalcone azo dye on the efficiency and stability of dye-sensitized solid-state perovskite solar cells
Yazar: Ebiç, Murat; Ünal, Muhittin; Akın, Seçkin
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 4, 2024
Anahtar kelimeler: Photovoltaic Devices (Solar Cells) ; Fotovoltaik Cihazlar (Güneş Pilleri) ; Perovskit güneş hücreleri,katkılama,kusur pasivasyonu,kalkon azo boya ; Perovskite solar cells,doping,defect passivation,chalcone azo dye

Son yıllarda perovskit güneş hücrelerinin (PSC'ler) performansındaki kayda değer ve hızlı ilerlemeler fotovoltaik topluluğunun ilgisini üzerine toplamıştır. Kusur pasivasyonu, PSC'lerinin fotovoltaik özelliklerini büyük ölçüde etkileyen, çözeltiyle işlenmiş soğurucu perovskit tabakaların film özelliklerini yönetmek için çok önemli bir stratejidir. Bununla birlikte, PSC’nin kararlılığını ve fotoelektrik performansını olumsuz etkileyen soğurucu perovskit filmlerin polikristal özelliklerinden dolayı düzgün olmayan morfoloji ile yüzey ve tane sınırlarındaki yüksek kusur yoğunluğundan muzdariptir. Bu çalışmada, kalkon azo boya malzemesini, soğurucu perovskit tabakası içerisine farklı konsantrasyonlarda (% x: 0, 0,1, 1,3, 0,5 ve 1) katkılayarak kusur durumları ve hücre performansı üzerindeki etkisini araştırdık. Katkılama işlemi, perovskit tabakanın yüzey ve tane sınırlarındaki kusurları pasif hale getirebilir ve taşıyıcı ömrünü önemli ölçüde uzatabilir. Ayrıca kalkon azo boya perovskit filmlerin büyüme kinetiğinde umut verici bir rol oynamaktadır. Sonuç olarak %0,5 kalkon azo boya katkısı ile kabul edilebilir faz kararlılığı ve %18,11'lık bir güç dönüşüm verimliliği (PCE) elde edilirken, saf PSC ile yalnızca %17,01 oranında PCE elde edildi. Bu çalışma, PSC'lerin ticari ölçeklenebilirliğine önemli engeller teşkil eden kararsızlık ve tane sınırındaki kusurların pasifleştirilmesi sorunlarını ele almak için umut verici bir çözüm sunmaktadır.

In recent years, the significant and rapid advancements in the performance of perovskite solar cells (PSCs) have garnered substantial attention from the photovoltaic sector. Defect passivation is a crucial strategy for managing the optoelectronic properties of solution-based absorber perovskite layers, which greatly influence the photovoltaic characteristics of PSCs. However, PSCs suffer from high defect densities at the surface and grain boundaries of the absorber perovskite films, which stem from their polycrystalline structure and adversely affect stability and photoelectric performance. In this study, the effects of incorporating calcon azo dye material into the absorber perovskite layer at various concentrations (0.1, 0.3, 0.5, and 1.0%) on defect states and cell performance were investigated. The incorporation process significantly passivated the defects at the surface and grain boundaries of the perovskite layer, thereby extending the carrier lifetime. Additionally, calcon azo dye plays a promising role in the growth kinetics of perovskite films. Consequently, an acceptable phase stability and a power conversion efficiency (PCE) of 18.3% were achieved with a 0.5% calcon azo dye incorporation, while the PCE of the pristine PSC was only 17.3%. This study presents a promising solution to address the issues of instability and grain boundary defects passivation, which are significant barriers to the commercial scalability of PSCs