مقاله حاضر بر توسعه سلول های خورشیدی منسوج پروسکایتی با قابلیت انعطاف پذیری مکانیکی، ساخت در دمای پایین و مقرون به صرفه بودن متمرکز شده است. پلی اتیلن ترفتالات در مقایسه با سایر بسترهای شفاف مانند پلی اتیلن نفتالات به عنوان یک بستر انتخابی مورد توجه قرار گرفته است؛ زیرا نه تنها از نظر شیمیایی پایدار است، بلکه بسیار ارزان تر بوده، که عامل مهمی برای توسعه فناوری فتوولتائیک است. در این تحقیق برای نخستین بار اسپیرو با نانوذرات CZTS به عنوان یک ماده انتقال دهنده حفره غیرآلی در سلول های انعطاف پذیر مبتنی بر لایه انتقال دهنده الکترون اکسید قلع جایگزین گردید. بهینه سازی غلظت نانوذرات CZTS در حلال ایزوپروپانول منجر به بالاترین بازده تبدیل انرژی 4/2% با ولتاژ مدار باز V 0/87، جریان اتصال کوتاه mA/cm2 1/9 و فاکتور پرکنندگی ب1/30% برای غلظت mg/mL 15 و اندازه ذرات 10 نانومتر گردید. عملکرد فتوولتائیکی بهتر این سلول ها مربوط به استخراج کارآمدتر حفره و کاهش بازترکیبی حامل های بار می باشد، که در نتیجه منجر به ایجاد مقاومت انتقال بار کم تر در مقایسه با غلظت های دیگر می گردد. در نهایت، سلول های انعطاف پذیر حاصل با موفقیت بر روی منسوج تعبیه گردید که نشان دهنده قابلیت آن ها برای یکپارچه سازی با تجهیزات الکترونیک هوشمند قابل حمل و پوشش خواهد بود.

یکی از اصلی ترین چالش ها در برقراری ارتباط با سامانه های متحرک ارتباطی بی سیم در مناطق صعب العبور و مکانهای دورافتاده، استفاده از منبع انرژی مناسب برای برقراری ارتباط می باشد و این امر در ماموریت های طولانی مدت، دارای اهمیت خاصی است. در این پژوهش استفاده از سلول های خورشیدی مبتنی بر لایه های پروسکایتی بر بهبود عملکرد و بازده سلول خورشیدی در شارژر خورشیدی سامانه های ارتباطی متحرک بی سیم برای مناطق دورافتاده مورد بررسی قرار می گیرد. در این پژوهش ملاحظه گردید که خواص اپتیکی حاکی از ضریب جذب بالای این نمونه ها از مرتبه 1-cm 104 می باشد و مقادیر انرژی گاف نواری نمونه‏ها، با افزایش ضخامت لایه پروسکایتی، روند کاهشی نشان می دهد. مشخصه یابی I-V برای سلول‏های خورشیدی مورد مطالعه، نشان داد که با افزایش ضخامت لایه های پروسکایتی، بازده سلول ها افزایش می یابد. سلول های ساخته شده از پایداری بالایی نیز برخوردار بودند و می توان از آنها در نقاط دورافتاده و مناطق کوهستانی برای شارژ مناسب سامانه‏های ارتباطی متحرک بی سیم بهره برد.

یکی از اصلی ترین چالش ها در برقراری ارتباط با سامانه های متحرک ارتباطی بی سیم در مناطق صعب العبور و مکانهای دورافتاده، استفاده از منبع انرژی مناسب برای برقراری ارتباط می باشد و این امر در ماموریت های طولانی مدت، دارای اهمیت خاصی است. در این پژوهش استفاده از سلول های خورشیدی مبتنی بر لایه های پروسکایتی بر بهبود عملکرد و بازده سلول خورشیدی در شارژر خورشیدی سامانه های ارتباطی متحرک بی سیم برای مناطق دورافتاده مورد بررسی قرار می گیرد. در این پژوهش ملاحظه گردید که خواص اپتیکی حاکی از ضریب جذب بالای این نمونه ها از مرتبه 1-cm 104 می باشد و مقادیر انرژی گاف نواری نمونه ها، با افزایش ضخامت لایه پروسکایتی، روند کاهشی نشان می دهد. مشخصه یابی I-V برای سلول های خورشیدی مورد مطالعه، نشان داد که با افزایش ضخامت لایه های پروسکایتی، بازده سلول ها افزایش می یابد. سلول های ساخته شده از پایداری بالایی نیز برخوردار بودند و می توان از آنها در نقاط دورافتاده و مناطق کوهستانی برای شارژ مناسب سامانه های ارتباطی متحرک بی سیم بهره برد.

برای بررسی فرآیندهایی که در سلول های خورشیدی رخ می دهند، مدل های اپتیکی و الکتریکی بسیاری مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله، شبیه سازی اپتیکی سلول خورشیدی پروسکایتی بر اساس فرمولبندی ماتریس انتقال با استفاده از ضرایب شکست مختلط تابع طول موج ساختار چندلایه ای ارائه شده است. به عبارتی برای سلول خورشیدی پروسکایتی با انتقال دهنده های الکترون متفاوت، خواص اپتیکی از جمله جذب اپتیکی، انرژی اتلاف شده و توزیع میدان الکتریکی ورودی ساختار به روش ماتریس انتقال بررسی شده اند. سپس، به منظور دستیابی به ضخامت بهینه لایه فعال سلول، اثر ضخامت این لایه بر نمودار چگالی جریان مدار کوتاه ساختارها مورد مطالعه قرار گرفت و ساختار بهینه انتخاب شد.

در مطالعه حاضر برای نخستین بار اثر حضور نقاط کوانتومی سرب سولفید و تعویض لیگاند آن از لیگاند عایق و بلند زنجیره اولئیک اسید به لیگاند پروسکایتی کوتاه زنجیره متیل آمونیم سرب یدید بر ویژگی های فتوولتایی سلول خورشیدی ناهمگون حجمی بر پایه بسپار پلی تری هگزیل تیوفن (P3HT) و یکی از مشتقات فولرن ها (PC61BM) موردبررسی قرارگرفته است. نتایج طیف جذبی به دست آمده در محدوده طول موج های مرئی و نزدیک به فروسرخ، بهبود جذب فوتون بسپار P3HT براثر حضور نقاط کوانتومی حاوی هر دو نوع لیگاند را نشان می دهد. همچنین، نتایج اندازه گیری طیف نشری نیز بیانگر بهبود جدایش اگزیتون در سلول های خورشیدی سه تایی نسبت به نوع دوتایی آن است، به گونه ای که نتایج یادشده انتقال الکترون از P3HT به نقاط کوانتومی و انتقال حفره از نقاط کوانتومی به P3HT را در فیلم های فعال نوری حاوی نقاط کوانتومی با هر دو نوع لیگاند را اثبات می کند. اندازه گیری ویژگی های فتوولتایی سلول های خورشیدی تهیه شده، بیانگر این مطلب است که استفاده از نقاط کوانتومی حاوی لیگاند پروسکایتی سبب افزایش بیشتر بازدهی سلول خورشیدی می شود، به گونه ای که با افزودن 6% وزنی نقاط کوانتومی حاوی لیگاند پروسکایتی، بازدهی سلول خورشیدی به مقدار 6% افزایش می یابد. این در حالی است که حضور نقاط کوانتومی حاوی لیگاند اولئیک اسیدی نه تنها سبب بهبود بازدهی سلول خورشیدی نمی شود، بلکه بازده تبدیل سلول را نیز کاهش می دهد. این تفاوت را می توان به عایق بودن زنجیرهای طویل اولئیک اسید و بیشتر بودن سرعت حرکت ذرات باردار در لایه فعال نوری حاوی نقاط کوانتومی با لیگاند پروسکایتی ارتباط داد.

این مطالعه، بهبود بازدهی تبدیل توان سلول خورشیدی پروسکایت هالید آلی-معدنی لایه نازک را با تعبیۀ نانوذرات پلاسمونیک کروی جفت شده دارای ساختار پوسته-هسته در لایۀ جاذب بررسی می کند. به منظور افزایش پایداری شیمیایی و حرارتی، به جای استفاده از نانوذرات فلزی سنتی، از نانوذرات پوسته-هسته در لایۀ جاذب استفاده شده است. معادلات ماکسول برای تجزیه وتحلیل عملکرد میدان الکتریکی و تحلیل اپتیکی حل شده اند. درعین حال، پارامترهای الکتریکی این سلول های خورشیدی پروسکایت ازطریق شبیه سازی عددی معادلات پواسون و پیوستگی به دست آمده است. در حالت بهینه سازی شدۀ سلول خورشیدی پروسکایت، پارامترهای کلیدی ازجمله ولتاژ مدار باز V 056/1، چگالی جریان اتصال کوتاه (mA/cm2) 885/22، ضریب پرشدگی 70/85% و بازدهی تبدیل توان حدود 21% به دست آمده اند. همچنین، استفاده از لایۀ جاذب نازک پروسکایت موجب کاهش سمیت سرب شده است. این مطالعه یک نقشۀ راه جامع برای به کارگیری نانوذرات جفت شدۀ پوسته-هسته در سلول های خورشیدی پروسکایت لایه نازک با بازدهی بالا ارائه می دهد و بر مزیت های استفاده از این نانوذرات برای بهبود عملکرد و کاهش سمیت تأکید دارد.

در این پژوهش الکترود سه لایه ای V2O5/Ag/WO3 (VAW) به عنوان یک ساختار رسانای شفاف با استفاده از روش ماتریس مشخصه طراحی و ساختار بهینة آن تعیین می شود. سپس یک سلول خورشیدی پروسکایتی بر پایة الکترود سه لایه ای VAW با ساختارGlass/V2O5/Ag/WO3/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/PCBM/Al  در نظر گرفته می شود و با استفاده از فرمول بندی ماتریس انتقال، ویژگی های اپتیکی سلول خورشیدی پروسکایتی بررسی می شود. در ادامه نشان داده می شود که اثر تغییر ضخامت لایه WO3 روی ویژگی های اپتیکی سه لایه ای VAW و سلول خورشیدی پروسکایتی بر پایة الکترود VAW چشمگیرتر از اثر تغییر ضخامت لایة دی الکتریک V2O5 است. مقدار بیشینة چگالی جریان مدار کوتاه mA/cm2 19.3 در سلول خورشیدی پروسکایتی، برای ضخامت لایه اکسید وانادیوم 40 نانومتر و ضخامت لایة اکسید تنگستن 55 نانومتر به دست آمد که از مقدار محاسبه شده برای سلول خورشیدی پروسکایتی با الکترود ITO (17.2 mA/cm2 )، 12.2% بیشتر است. در نهایت سلول خورشیدی پروسکایتی بر پایة الکترود بهینه شده VAW ساخته شد و نتایج نشان دادند که این سلول خورشیدی کارآیی بهتری نسبت به سلول خورشیدی بر پایة الکترود تجاری ITO دارد.