دراسة محاكاة للخلية الشمسية بيروفسكايت باستبدال الرصاص بالقصدير

Abstract

تم في هذا البحث دراسة أداء خلايا البيروفسكايت الشمسية باستخدام برنامج المحاكاةSCAPS-1D ، مع التركيز على تأثير نوع الطبقة الممتصة (الرصاص أو القصدير) وسمكها ودرجة الحرارة على الخصائص الكهربائية للخلية. أظهرت النتائج أن خلايا القصدير تتميز بكفاءة أولية أعلى، حيث بلغت كفاءتها 22.5% عند سمك 200 نانومتر، بينما خلايا الرصاص أظهرت استقرارًا أفضل مع زيادة السمك، إذ ارتفعت كفاءتها إلى 23.1% عند سمك 400 نانومتر مقارنةً بخلايا القصدير التي انخفضت كفاءتها إلى 19.7% عند نفس السمك. كما بينت الدراسة أن خلايا القصدير أكثر حساسية للتغيرات الحرارية، حيث انخفضت كفاءتها بنسبة 14% عند350K، بينما كانت نسبة الانخفاض في كفاءة خلايا الرصاص أقل (7% فقط) أكدت الدراسة أهمية استخدام المحاكاة العددية في فهم آليات العمل الداخلية وتحديد الشروط المثلى لتصميم خلايا أكثر كفاءة واستدامة

In this research, the performance of perovskite solar cells was studied using the SCAPS-1D simulation program, focusing on the effect of the absorber layer type (lead or tin), its thickness, and temperature on the cell's electrical characteristics. The results showed that tin-based cells exhibit higher initial efficiency, reaching 22.5% at a thickness of 200 nm , while lead-based cells show better stability with increasing thickness. At 400 nm , the efficiency of lead cells increased to 23.1% , whereas the efficiency of tin cells dropped to 19.7% . Moreover, the study revealed that tin cells are more sensitive to temperature changes; their efficiency decreased by 14% at 350 K , compared to only a 7% reduction for lead cells. The study highlights the importance of numerical simulation in understanding internal operation mechanisms and determining optimal conditions for designing more efficient and sustainable solar cells

Dans cette étude, les performances des cellules solaires à pérovskite ont été analysées à l’aide du logiciel de simulation SCAPS-1D, en se concentrant sur l’effet du type de la couche absorbante (plomb ou étain), de son épaisseur et de la température sur les caractéristiques électriques de la cellule. Les résultats ont montré que les cellules à base d’étain présentent une efficacité initiale plus élevée, atteignant 22,5 % pour une épaisseur de 200 nm, tandis que les cellules au plomb montrent une meilleure stabilité avec l’augmentation de l’épaisseur. À 400 nm, l’efficacité des cellules au plomb augmente jusqu’à 23,1 %, alors que celle des cellules à l’étain chute à 19,7 %. De plus, l’étude a révélé que les cellules à l’étain sont plus sensibles aux variations de température : leur efficacité diminue de 14 % à 350 K, contre une diminution de seulement 7 % pour les cellules au plomb. Cette recherche souligne l’importance des simulations numériques pour comprendre les mécanismes internes de fonctionnement et déterminer les conditions optimales de conception de cellules solaires plus efficaces et durables