গর্ত পরিবহন স্তর হিসাবে হ্রাসকৃত গ্রাফিন অক্সাইডের উপর ভিত্তি করে উচ্চ-কর্মক্ষমতা সমান্তরাল ট্যান্ডেম MoTe2/পেরভস্কাইট সোলার সেল

জৈব-অজৈব ধাতব হাইব্রিড পেরোভস্কাইটগুলি তাদের ব্যতিক্রমী অর্ধপরিবাহী বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে ফটোভোলটাইক সম্প্রদায়ের মধ্যে ধারাবাহিকভাবে অসাধারণ গবেষণার আগ্রহ জাগিয়ে চলেছে যেমনসহজ বানোয়াট প্রক্রিয়া,দীর্ঘ বিস্তার দৈর্ঘ্য1, দীর্ঘ ক্যারিয়ার জীবনকাল2, আলোর পঞ্চবর্ণ শোষণ3, ইত্যাদি। আজ অবধি, একক-জাংশন পেরোভস্কাইট সোলার সেল (PSCs) এ অর্জিত সর্বাধিক পাওয়ার কনভার্সন এফিসিয়েন্সি (PCE) সর্বোচ্চ 25.5 শতাংশ।1. শকলে-কুইসার (SQ) সীমা দ্বারা সীমাবদ্ধ পিসিইকে আরও উন্নত করার জন্য, কিছু ভিন্ন কৌশল অনুসরণ করা হয়েছিল, যথা, ব্যান্ডগ্যাপের চেয়ে বড় শক্তি সহ ফোটনের অতিরিক্ত শক্তি (hυ-Eg) সংগ্রহ করার জন্য ক্যারিয়ার গুণন প্রভাব (যেমন)4 এবং মাল্টিজাংশন শোষক যেমন ফোটনের চেয়ে ছোট শক্তি সহ ফোটন সংগ্রহ করে5. যদিও ক্যারিয়ার গুণন ঘটনার মাধ্যমে পিসিই অর্জন করা এখনও অব্যবহারিক এবং অধরা, মাল্টিজাংশন (টেন্ডেম) পিএসসি সফলভাবে 29.15 শতাংশের মতো একটি পিসিই অর্জন করেছে6. যাইহোক, টেন্ডেম PSC, GaAs এবং GaInP-ভিত্তিক মাল্টিজাংশন সোলার সেলগুলির প্রতিপক্ষের কৃতিত্ব দ্বারা অনুপ্রাণিত যা সর্বাধিক PCE 38.8 শতাংশে পৌঁছেছে7, এখনও একটি আছেমাল্টিজাংশন পিএসসি পারফরম্যান্সের আরও উন্নতিতে আগ্রহ বাড়ছে. এটি অনুসন্ধানকে উত্সাহিত করেছেমাল্টিজাংশন PSC-এর জন্য নতুন উপকরণ এবং আর্কিটেকচার. 

Cistanche অ্যান্টি-অক্সিডেশন বৈশিষ্ট্য জানতে এখানে ক্লিক করুন

MoS2, MoSe2, MoTe2, WS2 এবং WSe2 সহ সেমিকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন মেটাল ডাইচালকোজেনাইডস (TMDs) সৌর কোষের জন্য অত্যন্ত চিত্তাকর্ষক শোষক হিসাবে আবির্ভূত হচ্ছে কারণ তাদের অতি উচ্চ শোষণ সহগ 8, যান্ত্রিক নমনীয়তা9, উচ্চ বাহক ব্যান্ডের জন্য উচ্চ ধারণক্ষমতা, একটি ফটোগ্রাফিক ব্যান্ড। অ্যাপ্লিকেশন8. উল্লেখযোগ্যভাবে, 20 এনএম-এর চেয়ে পাতলা একটি TMD স্তর সুপরিচিত সরাসরি ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর 8 থেকে দশ গুণ বড় আলো শোষণ করতে সক্ষম। যদিও TMDs, বিশেষ করে MoS2, PSCs11,12-এ ক্যারিয়ার ট্রান্সপোর্ট লেয়ার (HTLs) হিসাবে ব্যাপকভাবে নিযুক্ত করা হয়েছে, PSC-তে আলো শোষণ দক্ষতা উন্নত করার জন্য TMD শোষণ ক্ষমতা থেকে কোনও সুবিধা পাওয়ার কোনও রিপোর্ট নেই। যদিও বেশিরভাগ TMD-এর ব্যান্ডগ্যাপের মাত্রা প্রায় পেরোভস্কাইটের সমান, তবে প্রায় 1 eV ব্যান্ডগ্যাপ সহ বাল্ক MoTe2 সূর্যালোকের কাছাকাছি-ইনফ্রারেড (NIR) পরিসীমা সংগ্রহ করার জন্য পেরোভস্কাইটের জন্য একটি পরিপূরক শোষণকারী উপাদান হবে। MoTe2 এর শক্তিশালী এনআইআর শোষণ ক্ষমতা, এর পৃষ্ঠে ঝুলন্ত বন্ধনের অনুপস্থিতি সহ, TMD-এর একটি সম্পত্তি যা তাদের দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস (vdW) ইন্টারলেয়ার মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হয়, MoTe2 আন্ডারপিন পেরোভস্কাইট উপকরণের সাথে ভিন্ন কাঠামোর জন্য উপযুক্ত প্রার্থী। টেন্ডেম সৌর কোষের জন্য 13,14। পরীক্ষামূলকভাবে, উপলব্ধ সাশ্রয়ী রাসায়নিক এবং যান্ত্রিক এক্সফোলিয়েশন পদ্ধতিগুলি অভিন্ন এবং একজাতীয় পাতলা MoTe2 ফিল্ম প্রস্তুতির অনুমতি দেয়15,16৷ সুতরাং, MoTe2 শোষণ থেকে উপকৃত হওয়ার জন্য, একটি সহায়ক শোষণকারী স্তর হিসাবে MoTe2 উপকরণগুলির শোষণকে অন্বেষণ করা আরও মূল্যবান হবে।

এখানে, আমরা একটি পাতলা MoTe2 এবং CH3NH3PbI3 দিয়ে তৈরি একটি শোষণকারী অঞ্চল সহ একটি প্ল্যানার ধরণের সমান্তরাল মাল্টিজাংশন PSC গুলিকে সংখ্যাগতভাবে উপস্থাপন এবং প্রস্তাব করি৷ প্রধান ডিভাইসটি ITO/TiO2/CH3NH3PbI3/MoTe2/ Spiro-OMeTAD/Ag স্তরগুলির সমন্বয়ে গঠিত, একটি কনফিগারেশন যা একইভাবে MoS দিয়ে তৈরি করা হয়েছিল2 16। MoTe2 এর উচ্চতর এনআইআর শোষণ ক্ষমতা সহ অন্যান্য স্তরের সাথে চমৎকারভাবে আকাঙ্খিত ব্যান্ড সারিবদ্ধকরণ উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর ফটোভোলটাইক দক্ষতা অর্জনের পথ প্রশস্ত করে। একক-জংশন PSC-এর সাথে তুলনা করে, প্রস্তাবিত ডিভাইসটি 14.01 থেকে 18.52 শতাংশে PCE বৃদ্ধি করে। MoTe2 বেধ-নির্ভর ডিভাইসের কর্মক্ষমতার একটি সঠিক সংখ্যাগত বিশ্লেষণ করে, 25 এনএম এর সর্বোত্তম বেধ পাওয়া গেছে, যা মাল্টিজাংশন PSCs17-এ এখনও পর্যন্ত রিপোর্ট করা পূর্ববর্তী সহায়ক শোষণকারী স্তরগুলির তুলনায় পাতলা প্রশস্ততার বেশ কয়েকটি অর্ডার।

তবুও, এটি একটি সুপ্রতিষ্ঠিত সত্য যে সীমিত ইলেকট্রন এবং হোল কোয়াসি-ফার্মি লেভেল সেপারেশনের কারণে কম ব্যান্ড গ্যাপ শোষকের ব্যবহার সৌর কোষের ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ (VOC) এর জন্য ক্ষতিকর। একইভাবে, আমরা কাঠামোটিকে একটি মাল্টিজাংশন ডিভাইসে পরিণত করার পরে Voc-এর একটি হ্রাস লক্ষ্য করেছি। এই ফটোভোল্টেজ ক্ষতির জন্য ক্ষতিপূরণের জন্য, আমরা গর্ত নিষ্কাশন এবং পরিবহন উন্নত করার জন্য একটি HTL হিসাবে Spiro-OMeTAD এর সাথে একটি হ্রাস করা গ্রাফিন অক্সাইড (rGO) শীট প্রতিস্থাপন করি। অসাধারণভাবে, rGO শীট ডিভাইস VOC এবং PCE কে যথাক্রমে 0.928 এবং 20.32 শতাংশ পর্যন্ত বৃদ্ধি করে। এটা লক্ষণীয় যে ইন্টারলেয়ার এবং চার্জ ট্রান্সপোর্ট লেয়ার উভয় হিসাবে rGO লেয়ারের কার্যকর কর্মক্ষমতা PSCs18-23-এ ভালভাবে প্রমাণিত হয়েছে।

মৌলিক সমীকরণ এবং মডেল

এই কাজে, আমরা উপস্থাপিত কাঠামো গণনা এবং মূল্যায়ন করার জন্য একটি হাইব্রিড অপটিক্যাল এবং বৈদ্যুতিক মডেল নিয়োগ করি। আমরা তাদের ঐতিহ্যগত ফর্মুলেশন উপস্থাপন করি (অর্থাৎ, ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে) এবং তারপর সময় ডোমেনে এক্সটেনশন নিয়ে আলোচনা করি। একটি সীমিত উপাদান পদ্ধতি (FEM) আংশিক ডিফারেনশিয়াল সমীকরণ (PDEs) সমাধান করতে ব্যবহৃত হয়।

অপটিক্যাল মডেল।

চিত্র 1A আমাদের মৌলিক প্ল্যানার পিএসসি স্কিমের পরিকল্পিত চিত্র চিত্রিত করে। উপরে থেকে নীচে, কাঠামোটি একটি স্বচ্ছ ইন্ডিয়াম টিনের দ্বারা স্তুপীকৃতঅক্সাইড(ITO) ইলেক্ট্রোড, একটি কমপ্যাক্ট টাইটানিয়ামডাই অক্সাইড(TiO2) স্তর, একটি মেথাইলামোনিয়াম সীসা আয়োডাইড পেরোভস্কাইট (CH3NH3PBI3) ফিল্ম, একটি N, N-di(4-methoxyphenyl) অ্যামিনো]-9,9′-spirobifuorene (spiro-OMeTAD) স্তর, এবং একটি সিলভার (এজি) পিছনের ইলেক্ট্রোড। ঘটনা আলো ITO স্তর থেকে কোষে প্রবেশ করে এবং কিছু পরিমাণে পেরভস্কাইট ফিল্ম দ্বারা শোষিত হয়। এছাড়াও, আগত আলো পিছনের Ag প্রতিফলকের কারণে একটি মাল্টি-রিফেকশন অনুভব করে যা শোষণ বর্ধনের জন্ম দেয়। পরিমাণের জন্য, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ এবং স্তরগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া, সেইসাথে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের (ই) বিতরণ, হেলমহোল্টজ সমীকরণ (নিম্নলিখিতভাবে উপস্থাপিত) সমাধান করা হয়েছিল:

কাঠামোর। গোপ্ত সূত্রটি নিম্নরূপ,

যেখানে ℏ হল হ্রাসকৃত প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক, এবং ε" হল আপেক্ষিক অনুমতির কাল্পনিক অংশ। সূত্রটি স্পষ্টতই ইঙ্গিত করে, Gopt একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে E তীব্রতার বর্গক্ষেত্রের সমানুপাতিক। Te মোট প্রজন্মের হার (Gtot) হতে পারে একটি ঘটনা আলো তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডউইথের উপর Gopt সংহত করে গণনা করা হয়।

বৈদ্যুতিক মডেল। বর্তমান PSC-এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করতে নিম্নলিখিত সুপরিচিত J-V সম্পর্ক ব্যবহার করা হয়:

স্রোত গণনা করার জন্য, ডিভাইস জুড়ে নিম্নলিখিত পয়সন এবং ধারাবাহিকতা সমীকরণগুলি সমাধান করা উচিত:

ফলাফল এবং আলোচনা

পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে, রেফারেন্স PSC ITO, TiO2, CH3NH3PBI3, spiro-OMeTAD, Ag স্তর দিয়ে তৈরি, যেমন চিত্র 1a তে দেখানো হয়েছে। Te ITO, TiO2, CH3NH3PBI3, spiro-OMeTAD এবং Ag স্তরগুলি যথাক্রমে সামনের স্বচ্ছ ইলেক্ট্রোড, ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট লেয়ার (ETL), শোষণকারী স্তর, হোল ট্রান্সপোর্ট লেয়ার (HTL) এবং পিছনের ইলেক্ট্রোড হিসাবে কাজ করে। এই পাণ্ডুলিপি জুড়ে, ITO, TiO2, CH3NH3PBI3, spiro-OMeTAD এবং Ag স্তরগুলির পুরুত্ব যথাক্রমে 50, 90, 200, 100 এবং 100 nm এ স্থির করা হয়েছে। চিত্র 1b কাঠামোর উপাদানগুলির শক্তি ব্যান্ড চিত্র প্রদর্শন করে, ডিভাইস জুড়ে ইলেক্ট্রন এবং গর্ত স্থানান্তরের জন্য একটি অনুকূল ব্যান্ড প্রান্তিককরণ অনুমোদন করে। কঠোরভাবে বলতে গেলে, পেরোভস্কাইট (−5.48 eV) এবং ETL (−7.45 eV) এর মধ্যে সেটের বিশাল ভ্যালেন্স ব্যান্ড কার্যকরভাবে হোল ইনজেকশনকে ব্লক করে, যখন তাদের পরিবাহী ব্যান্ডটি পেরোভস্কাইট ফিল্মে উত্তেজিত ইলেকট্রন সংগ্রহের জন্য সুন্দরভাবে সারিবদ্ধ থাকে। বিপরীতভাবে, CH3NH3PBI3 (−3.93 eV) এবং Spiro-OMeTAD (−1.95 eV) এর মধ্যে ব্যান্ড সারিবদ্ধতা ভ্যালেন্স ব্যান্ডে গর্ত স্থানান্তরকে পর্যাপ্তভাবে সম্ভব করে তোলে, যখন এটি পরিবাহী ব্যান্ডে ইলেক্ট্রন স্থানান্তরকে বাধা দেয়। ইনপুট প্যারামিটার, এনার্জি ব্যান্ড গ্যাপের মান (উদাহরণস্বরূপ), এবং সমস্ত উপাদানের ইলেক্ট্রন অ্যাফিনিটি (χ) সাহিত্য 17,24,25 অনুসারে বেছে নেওয়া হয় এবং তাদের মানগুলি ভ্যাকুয়াম স্তরে সূচিত করা হয়। চিত্র 1c এর কালো বক্র রেফারেন্স পিএসসিতে মোট শোষণ দেখায়। TiO2, CH3NH3PBI3, এবং এর প্রতিসরাঙ্ক সূচক ডেটা

spiro-OMeTAD রেফারেন্স 26-28 থেকে নেওয়া হয়েছে। চিত্র 1c-এর নীল-ছায়াযুক্ত এলাকা কাঠামোতে PSK-এর শোষণ বর্ণালীকে প্রকাশ করে। এটা স্পষ্ট যে পেরোভস্কাইট স্তরটি তার ব্যান্ডগ্যাপের (1.55 eV) কারণে শুধুমাত্র 300–800 এনএম-এর বেশি সূর্যালোক শোষণ করতে পারে, তাই সমস্ত NIR আলো নষ্ট হয়। দৃশ্যমান সীমার বাইরে আলো শোষণকে ঠেলে দিতে, একটি অতি-থিন MoTe2 স্তর পেরোভস্কাইট ফিল্মের নীচে স্থাপন করা হয়। প্রায় 1.0 eV29 এর একটি ছোট পরোক্ষ ব্যান্ডগ্যাপ সহ বাল্ক MoTe2 সেমিকন্ডাক্টর তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1200 এনএম পর্যন্ত আলো শোষণকে প্রসারিত করতে সক্ষম, যেমনটি চিত্র 1c-এর গোলাপী ছায়াযুক্ত অঞ্চল দ্বারা নির্দেশিত। একটি পরোক্ষ ব্যান্ডগ্যাপ ছাড়াও, বাল্ক MoTe2 দুটি প্রভাবশালী প্রত্যক্ষ এক্সাইটোনিক ফাঁক উপভোগ করে, A এবং B নামে অভিহিত, যথাক্রমে 1.2 এবং 1.5 eV, প্রায় 30,31, যা চিত্র 1c-তে প্রদর্শিত এর শোষণের শিখরগুলি নির্দিষ্ট করে। পরবর্তীকালে, চিত্র 1d-এ কালো বক্ররেখাটি ডিভাইসের মোট গোপ্ট দেখায়। এটি নিশ্চিত করে যে একটি দক্ষ আলো শোষণের ফলে এনআইআর পরিসরে ক্যারিয়ার জেনারেশন হয়েছে। চিত্র 1d-এর নীল এবং গোলাপী-ছায়াযুক্ত এলাকাগুলি মোট Gopt-এ যথাক্রমে PSK এবং MoTe2 স্তরগুলির অবদান উন্মোচন করে৷ পরিমাণগতভাবে, PSK এবং MoTe2 স্তরগুলি যথাক্রমে বাহক প্রজন্মের প্রায় 61 শতাংশ এবং 39 শতাংশ অবদান রাখে। MoTe2 স্তর দ্বারা এই ক্যারিয়ার প্রজন্মের বর্ধন সেল কর্মক্ষমতা উন্নতির জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ হতে পারে। উপরন্তু, অন্যান্য TMD উপকরণের মতো MoTe2 স্তরটি ডিভাইসের কার্যক্ষমতা বাড়াতে আরও সুবিধাজনক ভূমিকা পালন করতে পারে। দক্ষ বাহক পরিবহনের সুবিধার্থে PSC-তে TMD-এর ইউটিলিটি প্রসারিত করা হয়েছে32, স্থিতিশীলতা দীর্ঘায়িত করা হয়েছে16, ইত্যাদি। তাই, এই সুবিধাগুলি তাদের কম খরচে এবং সহজ প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার সাথে রয়েছে—যান্ত্রিক এক্সফোলিয়েশন এবং একটি ডিভাইসে স্থানান্তর, PSK দক্ষতা বৃদ্ধিতে তাদের কার্যকারিতা।

এই সিমুলেশনে, Ref34 থেকে বাল্ক MoTe2 এর প্রতিসরাঙ্ক সূচক প্রাপ্ত হয়েছিল। এছাড়াও, সমস্ত গণনায়, ইনপুট আলোর উৎস AM1.5G স্পেকট্রামের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডউইথ 300 থেকে 1200 এনএম পর্যন্ত 20 এনএম রেজোলিউশনে বেছে নেওয়া হয়। পর্যায়ক্রমিক সীমানা অবস্থা (PBC) কাঠামোর মধ্যে অন্তরক অঞ্চলের প্রতিটি পাশের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং Au স্তরের দিকগুলি একটি নিখুঁত বৈদ্যুতিক পরিবাহী (PEC) এ সেট করা হয়। নীচের এবং উপরের পরিচিতিগুলিকে যথাক্রমে 107 সেমি/সেকেন্ড পৃষ্ঠের পুনর্মিলন বেগ সহ আদর্শ ওহমিক এবং স্কোটকি হিসাবে বিবেচনা করা হয়। অধিকন্তু, পাতলা স্তরের চারপাশের ক্ষেত্রগুলিকে আরও সঠিকভাবে সমাধান করতে একটি সুইপ্ট জাল প্রয়োগ করা হয়। সারণি 1 সিমুলেশনে ব্যবহৃত সমস্ত অপটিক্যাল এবং বৈদ্যুতিক ইনপুট মান অন্তর্ভুক্ত করে। এখানে, εr হল অস্তরক ধ্রুবক, NC এবং NV হল পরিবাহী অবস্থা এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডগুলির কার্যকরী ঘনত্ব, μn এবং μp হল ইলেকট্রন এবং হোল গতিশীলতা, χ হল ইলেক্ট্রন অ্যাফিনিটি, যেমন ব্যান্ডগ্যাপ শক্তি, NA এবং ND হল গ্রহণকারী এবং দাতা ঘনত্ব , এবং τn এবং τp যথাক্রমে ইলেক্ট্রন এবং গর্তের জীবনকাল। Te MoTe2 উপকরণ প্রাকৃতিকভাবে P-doped35 বলে পরিচিত। উপরন্তু, বাল্ক সীমার মধ্যে, অর্ধপরিবাহী TMD গুলি কয়েক ন্যানোসেকেন্ড 36,37 পর্যন্ত ফটোজেনারেটেড ক্যারিয়ারের জীবনকাল বহন করে।

আমাদের রেফারেন্স PSC-এর বর্তমান ঘনত্ব-ভোল্টেজ (J-V) বৈশিষ্ট্যগুলি একটি সূর্যের অবস্থার অধীনে চিত্র 2a-এ প্রদর্শিত হয়েছে। Te PSC 14 এর PCE দেখায়। MoTe2 স্তরে শোষিত NIR আলোকে উপকৃত করে, MoTe2 এর অপ্টিমাইজ করা বেধের সাথে মাল্টিজাংশন PSC-তে Jsc উল্লেখযোগ্যভাবে 26.2 mA/cm2 বৃদ্ধি পায়। কিন্তু, ইলেক্ট্রন এবং হোল কোয়াসি-ফার্মি লেভেল সেপারেশনের কারণে Voc 0.84 V-এ নেমে এসেছে এখন MoTe2 ব্যান্ডগ্যাপ দ্বারা সীমাবদ্ধ। সব মিলিয়ে, MoTe2 লেয়ার ঢোকানোর পর Voc নষ্ট হয়ে গেলেও, Jsc-এর বর্ধিতকরণ Voc হ্রাসের উপর অনেক বেশি প্রাধান্য পেয়েছে, যার ফলে PCE 14.01 শতাংশ থেকে 18.52 শতাংশে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি পেয়েছে। MoTe2 এবং পেরোভস্কাইট স্তর এবং HTL-এর মধ্যে একটি উপযুক্ত ব্যান্ড সারিবদ্ধকরণ দ্বারা টিস PCE বৃদ্ধিও অবদান রাখে, যেমন চিত্র 2b-এ নির্দেশিত হয়েছে। প্রকৃতপক্ষে, শোষণকারী স্তরগুলির মধ্যে পছন্দসই ব্যান্ড সারিবদ্ধকরণ চার্জ পরিবহন উন্নতি এবং চার্জ পুনঃসংযোজন হ্রাসের ফলে মাল্টিজাংশন PSC-তে Voc ক্ষতি কার্যকরভাবে প্রশমিত করতে পারে। আলো শোষণের জন্য TMD-এর ক্ষমতার উপর একটি বিস্তৃত পরিপ্রেক্ষিত প্রদান করার জন্য, আমরা বর্তমান কাঠামোর শোষণ বর্ণালীর সাথে তুলনা করি যখন MoTe2 স্তরটি অন্য তিনটি TMD, WSe2, MoSe2, এবং MoS2 দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, যেমন চিত্র 2c-এ দেখানো হয়েছে। WSe2, MoSe2, এবং MoS2 এর Te প্রতিসরাঙ্ক সূচক এবং ব্যান্ড স্ট্রাকচার প্যারামিটারগুলি 34,39-41 সাহিত্য থেকে প্রাপ্ত হয়। যদিও সমস্ত টিএমডি আলোক আলোকসজ্জার অধীনে শক্তিশালী আলো-বস্তুর মিথস্ক্রিয়া দেখায়, তাদের ব্যান্ডগ্যাপগুলি 1-2 eV42 থেকে একটি বিস্তৃত পরিসর কভার করে। এখানে, প্রায় 1.3 eV এর ব্যান্ডগ্যাপ সহ WSe2 এবং MoSe2 1.45 eV এর ব্যান্ডগ্যাপের সাথে MoS2 এর তুলনায় একটি বিস্তৃত বর্ণালী আলো শোষণ করতে পারে। এর মধ্যে, MoTe2 স্পষ্টতই NIR আলো শোষণ করতে আরও বেশি সক্ষম, এটিকে PSK-এর সাথে ক্যাসকেড করা সেরা পছন্দ করে তোলে। চিত্র 2d,e 600 এবং 1000 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যে হালকা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং বিভিন্ন স্তরের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া প্রদর্শন করে। কেউ দেখতে পারে যে MoTe2 স্তরটি আলোর সাথে যোগাযোগ করে যখন তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1000 nm সেট করা হয়, যেখানে 600 nm দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলো শোষণে এর অবদান নগণ্য। এটাও জানার মতো যে PSC-তে TMD-এর ব্যবহার স্থিতিশীলতা বাড়ানোর জন্য সফল ফলাফল দেখিয়েছে16,43। অন্যদিকে, প্রতিটি পুরুত্বের টিএমডিগুলি পরিবেশ-সংবেদনশীল এবং অ-ধ্বংসাত্মক পদ্ধতির মাধ্যমে সহজে প্রস্তুত করা যেতে পারে যেমন শুষ্ক বা তরল-ফেজ এক্সফোলিয়েশন16, তারপর শুষ্ক বা ভেজা পদ্ধতিতে স্থানান্তরিত হয়। এইভাবে, PSK উপকরণ এবং TMD-এর সংমিশ্রণ সম্ভাব্যভাবে PSC কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারে, শুধুমাত্র ফটোভোলটাইক অপারেশনে নয়, অস্থিরতাও।

মাল্টিজাংশন পিএসসি পিক পারফরম্যান্স অর্জনের জন্য, MoTe2 বেধের উপর সেল পারফরম্যান্স নির্ভরতার একটি বিশ্লেষণ করা হয়েছে, যখন সারণি 1-এ অন্যান্য ইনপুট পরামিতিগুলি অপরিবর্তিত রয়েছে। চিত্র 3 অনুযায়ী, MoTe2 পুরুত্ব 5 থেকে 100 এনএম বৃদ্ধির সাথে সাথে কোষের শোষণ, ক্যারিয়ার জেনারেশন এবং ফটোভোলটাইক পরামিতি পরিবর্তিত হয়। চিত্র 3a মাল্টিজাংশন পিএসসির ভিতরে MoTe2 স্তরের চারটি ভিন্ন পুরুত্বের শোষণ বর্ণালী প্রদর্শন করে। প্রত্যাশিত হিসাবে, MoTe2 স্তর যত ঘন হবে, MoTe2 স্তরে তত বেশি আলো শোষণ হবে। যাইহোক, MoTe2 বেধ বৃদ্ধির সাথে সাথে আলো শোষণের হার ধীর হয়ে যায়, যতক্ষণ না এটি একটি নির্দিষ্ট বেধে সম্পৃক্ততায় পৌঁছায়। যদিও 1100 এনএম দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে MoTe2 দ্বারা অত্যধিক আলো শোষিত হয়, তবুও বাহক প্রজন্ম এই ধরনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যে দুর্বল, যেমনটি চিত্র 3b-এ দেখানো হয়েছে। এটি অনুরণিত গহ্বরের প্রভাব এবং হস্তক্ষেপের জন্য দায়ী করা যেতে পারে যা শোষণ বর্ণালীতে ভূমিকা পালন করে, কিন্তু ক্যারিয়ার প্রজন্মের উপর কোন প্রভাব ফেলে না। চিত্র 3c,d-এ যেমন দেখানো হয়েছে, সেলের ফটোভোলটাইক প্যারামিটার, PCE, Jsc, Voc এবং FF MoTe2 পুরুত্বের সাথে পরিবর্তিত হয়। MoTe2 স্তরের বেধ বৃদ্ধির সাথে, Jsc ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায় যতক্ষণ না এটি সম্পৃক্ততার একটি বিন্দুতে পৌঁছায়। বিপরীতভাবে, MoTe2 বেধ বাড়ার সাথে সাথে Voc কমে যায়। Te Voc প্রাথমিকভাবে একটি দ্রুত হ্রাস অনুভব করে এবং তারপর MoTe2 পুরুত্ব বৃদ্ধির সাথে হ্রাসের হার ধীর হয়ে যায়। ক্রমহ্রাসমান Voc মানটি মোটা শোষণকারী স্তরে চার্জ ক্যারিয়ারের পুনঃসংযোগ বৃদ্ধি এবং বর্ধিত সিরিজ প্রতিরোধের জন্য বরাদ্দ করা যেতে পারে। যখন শোষক স্তরের পুরুত্ব ক্যারিয়ারের বিস্তারের দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হয়, তখন ক্যারিয়ারের পুনর্মিলন হার উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়, যার ফলে ভোক-এর তীব্র বৃদ্ধি ঘটে। অন্যদিকে, ক্যারিয়ারের বিস্তৃতি দৈর্ঘ্যের মতো দূরত্বের পরে, ক্যারিয়ারের পুনর্মিলন বৃদ্ধির ফলে একটি ভোক হ্রাস ঘটে। এছাড়াও, এটি লক্ষণীয় যে FF প্যারামিটারের MoTe2 বেধের উপর একটি নগণ্য নির্ভরতা রয়েছে। ফলস্বরূপ, চিত্র 3d-এ নির্দেশিত হিসাবে, PCE প্রাথমিকভাবে Voc এবং JSC উভয়েরই পাতলা MoTe2 পুরুত্বের তীক্ষ্ণ পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়ায় তুলনামূলকভাবে তীব্র বৃদ্ধি পায় এবং তারপর 25 nm এর MoTe2 পুরুত্বে সর্বাধিক (~18.52 শতাংশ) পৌঁছায় , এবং পরবর্তীকালে, Jsc বৃদ্ধি সম্পৃক্ত হওয়ার সাথে সাথে এটি হ্রাস পায়।

সমান্তরালভাবে নিম্ন এবং উচ্চ ব্যান্ডগ্যাপ উপাদানগুলি স্ট্যাক করার ধ্বংসাত্মক প্রভাবের জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য, আমরা ক্যারিয়ার স্থানান্তর উন্নত করতে 60 nm rGO স্তর দিয়ে স্পিরো স্তর প্রতিস্থাপন করি। তর্কাতীতভাবে, গ্রাফিন অক্সাইড (GO) এবং rGO PSC-কে বহু-সুবিধা প্রদান করতে পারে, যথা, স্থিতিশীলতা, বৈদ্যুতিক, এবং তাপ পরিবাহিতা45 এর উন্নতি। সুতরাং, উপকরণগুলি PSC-তে বিভিন্ন ফাংশনের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছিল যেমন ক্যারিয়ার পরিবহন স্তর, ইন্টারলেয়ার এবংস্বচ্ছ পরিবাহী অক্সাইড. এখানে, GO স্তরটিকে এইচটিএল হিসাবে সন্নিবেশ করার জন্য নির্বাচন করা হয়েছে কারণ এটির সন্নিহিত স্তরগুলির ব্যান্ড প্রান্তগুলির সাথে ভাল-সারিবদ্ধ ব্যান্ড কাঠামোর কারণে। rGO এর ইলেকট্রনিক এনার্জি ব্যান্ড প্যারামিটার Ref46 থেকে প্রাপ্ত হয়। চিত্র 4a-তে যেমন দেখানো হয়েছে, HTL হিসাবে rGO-এর উপযোগিতা উল্লেখযোগ্যভাবে FF এবং Voc উভয়ের উন্নতি করে

{{0}}.89 এবং 0.928, যথাক্রমে, rGO স্তর ছাড়াই মাল্টিজাংশন PSC-এর সাথে তুলনা করে৷ ফলস্বরূপ, এটি 20.32-এর মতো উচ্চতর একটি PCE প্রাপ্ত করে, spiro HTL-এর সাথে মাল্টিজাংশন PSC-এর থেকে প্রায় 1.77 শতাংশ বড়৷ rGO-ভিত্তিক মাল্টিজাংশন PSC-তে ফটোভোলটাইক পারফরম্যান্সের উল্লেখযোগ্য উন্নতি ইন্টারফেসে প্রত্যাশিত চার্জ পুনর্মিলন হ্রাসের কারণে বর্ধিত সিরিজ প্রতিরোধের হ্রাসের পাশাপাশি আরও দক্ষ চার্জ পরিবহন এবং আরও ভাল শক্তি ব্যান্ড সারিবদ্ধকরণের জন্য নিবেদিত।

চিত্র 4b Spiro, PTAA, rGO, এবং CuS উপকরণ সহ বিভিন্ন HTL-এর সাথে মাল্টিজাংশন PSC-এর ফটোভোলটাইক কর্মক্ষমতা তুলনা করে। এই উপকরণগুলির ইনপুট পরামিতিগুলি সারণি 2 এ সারণী করা হয়েছে। rGO স্তরটি উচ্চ গর্তের গতিশীলতার কারণে অন্যান্য উপকরণের তুলনায় HTL হিসাবে ভাল কাজ করে, MoTe2 এর সাথে একটি সুন্দর ব্যান্ড সারিবদ্ধকরণের সাথে। বিপরীতভাবে, CuS ভালভাবে MoTe2 এর সাথে সারিবদ্ধ নয়, যার ফলে একটি VOC হ্রাস হয়। বিভিন্ন HTL-এর সাথে মাল্টিজাংশন PSC-এর ব্যান্ড ডায়াগ্রাম চিত্র 4c-এ দেখানো হয়েছে।

আরো জন্য অনুরোধ:

ইমেল:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/টেল: প্লাস 86 15292862950