سلول خورشیدی پروسکایتی ارزان قیمت بر پایه انتقال دهنده حفره ایمیدازولی

Abstract

مواد انتقال‌دهنده حفره از اجزای بسیار مهم یک سلول خورشیدی پروسکایتی به شمار می‌روند، به‌نحوی که حضور آن‌ها یک مولفه کلیدی برای دستیابی به بازدهی بالا در تبدیل نور خورشید به الکتریسیته محسوب می‌شود. از این‌رو جستجو برای پیدا کردن انتقال‌دهنده های حفره جدید، کارآمد و کم‌هزینه برای استفاده در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی از داغ‌ترین موضوع‌های پژوهشی در قلمرو سلول‌های خورشیدی به شمار می‌رود. در این مقاله، نسل جدیدی از انتقال‌دهنده‌های حفره آلی به منظور استفاده در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی، تهیه و معرفی شده است. انتقال‌دهنده حفره آلی دوهسته-ای bis(4-(4,5-diphenyl-2-(p-tolyl)-4,5-dihydro-1H-imidazol-1-yl)phenyl)methane که با نام اختصاری MDA-PI2 معرفی می‌شود، بر پایه بنزیل‌ایمیدازول‌ها سنتز و شناسایی شد و سرانجام به عنوان ماده انتقال‌دهنده حفره آلی دوهسته‌ای در سلول خورشیدی پروسکایتی مورد استفاده قرار گرفت . از آنجا که ویژگی‌های فوتو فیزیکی، فوتو شیمیایی و الکتروشیمیایی انتقال‌دهنده‌های حفره نقش بسیار مهمی را در بهبود عملکرد یک سلول خورشیدی پروسکایتی بازی می‌کنند به بررسی آنالیزهای مختلفی از جمله ولتامتری چرخه‌ای، پایداری حرارتی، فوتولومینسانس، زاویه تماسی آب پرداخته شد که همگی گویای عملکرد مطلوب انتقال‌دهنده حفره جدید سنتز شده در یک سلول خورشیدی پروسکایتی بودند. همچنین، میزان فرونشانی فعالیت نشری انتقال دهنده حفره جدید بسیار نزدیک به نمونه مرجع Spiro-OMeTAD در حضور لایه جاذب پروسکایتی بود که نشان از انتقال موثر حفره‌ها در سلول خورشیدی پروسکایتی می‌باشد. پس از ساخت سلول خورشیدی پروسکایتی بدون انتقال دهنده حفره و بر پایه انتقال دهنده حفره جدید، میزان بازده سلول خورشیدی پروسکایتی ، از مقدار 1/57 درصد در غیاب انتقال‌دهنده حفره، به مقدار 6/60 درصد در حضور انتقال‌دهنده حفره جدید افزایش پیدا کرد که نشان‌دهنده عملکرد خوب انتقال‌دهنده‌های حفره بر پایه حلقه های ایمیدازولی است .