|
Ключевые слова:
перовскит, элементы солнечных батарей, модель, применение.
P
erovskite arzon va yuqori foydali ish koeffitsientiga ega
quyosh elementlari. Perovskite quyosh elemenlarining
tuzulishi klassik quyosh elementlariga o’xshash ishlash prinsipi
esa bir xil. Haraktersitikasi, elementlarning optimallashtirish
va panel xarakteristikalarini taxmin qilish uchun yangi fizik
modellar ishlab chiqilmoqda. Asosan, shu kunlarda organik-
anorganik perovskite quyosh elementlariga qiziqish ortmoqda.
Masalan, CH
3
NH
3
PbI
3
kabi yorug’likni yaxshi yutuvchi va
arzon narxli materiallar ixtiro qilinmoqda. Shuningdek, tajriba
natijalari asosida ko’p nazariyalar, empirik formulalar hamda
to’la sonli uslublar yaratilmoqda. Aniqlangan sonli uslublar
quyosh elementlarini xarakteristikalarini va ishlash prinsiplarini
chuqurroq tahlil qilishga yordam bermoqda. Perovskite
yangi avlod quyosh elementlaridan bo’lgani uchun uning
xarakteristikasini baholashga hozirda bir qancha parametrlariga
bog’liq bo’lgan analitik formulalar ishlab chiqilgan.
Asosan elementlar yorug’lik yutuvchi perovskite qatlam
(300–500 nm), kovaklar harakatlanuvchi p qatlam, elektronlar
harakatlanuvchi n qatlamlarni va orqa va oldi kontaktlarni har
xil konfiguratsiyada joylashishini o’z ichiga oladi.
Perovskitelarning juda katta dielektrik diomiyga ega ekanligi,
fotogeneratsiyalanayotgan eksitonlarni erkin zaryad
473
“Young Scientist” . # 17 (307) . April 2020
Young Scientist O’zbekiston
Young Scientist O’zbekiston
tashuvchilarga parchalanishiga imkon beradi [1], [2].
Fotogeneratsiyalangan elektron va kovaklar kontaktlarda
to’planishidan oldin dreyf va diffuziya tufayli yutuvchi va p-n
qatlamlarda harakatlanadi. Demak, analitik model electron va
kovaklar uchun yutulishni va rekombinatsiyani o’z ichiga olgan
uzluksizlik tenglamasini yechish orqali hosil qilinadi.
( )
( )
2
2
2
2
( )
( )
( )
( ) 0. (1)
( )
( )
( )
( ) 0. (2)
n x
n x
D
E x
G x
R x
x
x
p x
p x
D
E x
G x
R x
x
x
µ
µ
∂
∂
+
+
−
=
∂
∂
∂
∂
+
+
−
=
∂
∂
Bu yerda, n (p) electron/kovaklarning konsentratsiyasi. D va
µ lar diffuziya koeffitsienti va harakatchanlik, G(x) koordinatga
bog’liq fotogeneratsiya tezligi. Perovskitelarda diffusion uzunlik
juda katta bo’lgani [3], [4] tufayli, yorug’lik yutuvchi qatlamda
zaryad tashuvchilar rekombinatsiya tezligini R(x) =0 deb olsak
bo’ladi. E (x) esa koordinataga bog’liq bo’lgan, yorug’lik yutuvchi
qatlam ichidagi elektr maydon kuchlanganligi.
E(x) n-i-p va p-i-n quyosh elementlari uchun o’zgarmas.
( )
0
bi
U
U
E x
t
−
=
(3)
Bu yerda:
U
bi
— potensial to’siq
t
0
— asosiy qatlamning qalinligi
p-p-n va n-p-p quyosh elementlari uchun esa, sonli modellar
shuni ko’rsatadiki, maydon kuchlanganligi kambag’allashgan
zona bilan chiziqli bog’langan.
( )
max
( ) 1
d
x
E x
E
U
W
= −
(4)
( )
(
)
( )
max
2
bi
d
U
U
E
U
W U
−
=
(5)
Bu yerda,
W
d
— kambag’allashgan zona kengligi
Agar x>W
d
bo’lsa u holda, E (x) =0. Ya’ni, neytral zonada
maydon kuchlanganligi nolga teng. Koordinataga bog’liq
bo’lgan maydon kuchlanganligi E (x) potensialning parabolik
qismida o’zgaradi. Qo’shimcha sonli simulatorlar [5] shuni
ko’rsatadiki, fotogeneratsiyalanayotgan zaryadlar elektr maydon
kuchlanganligiga ta’sirqilmaydi. Yuqoridagi sonli analiz E (x)
ni 1 quyosh nurlanishida fotogeneratsiyaga bog’liq emasligini
ko’rsatadi.
Yuqoridagi (1) va (2) tenglamalarning analitik yechimi
perovskite quyosh elementlarning 4 ta turi uchun volt-amper
xarakteristikasini to’la ifodalay oladi.
(
)
(
)
0
0
max
*
*
1
qV
kT
dark
f
f
b
b
m
photo
light
dark
photo
J
a J
a J
e
J
qG
A Be
J
J
J
−
=
+
−
=
−
=
+
(6)
Bu yerda,
a
f
, a
b
, A, B, m — yordamchi funksiyaviy parametrlar. Bular
ma’lum fizik parametrlar yordamida aniqlanadi.
J
f0
, J
b0
— oldi va orqa kontaktlardagi tok kuchlari.
G
max
— maksimal generatsiya tezligi
Bu parametrlar orasidan, maksimal generatsiya tezligi
transfer matrix method orqali hisoblangan. Ya’ni bu yerda uning
qiymati
2
max
23
/
qG
mA sm
=
ga teng. Elektron va kovaklar
uchun diffuziya koeffitsienti
2
1
0,05
D
sm s
−
≈
ga teng [3].
Bugungi kunga kelib fan va texnikada hisoblash ishlarini
tezlashtirish va aniqligini orttirish uchun ko’plab dasturlar
ishlab chiqilmoqda. Shulardan biri yuqoridagi analitik model
asosida ishlab chiqilgan «Perovskite quyosh elementlari» nomli
dasturdir. Dastur hozirgi kunda zamonaviy va yuqori darajali
dasturlash tillaridan biri bo’lgan «C#” dasturlash tilida yozilgan.
C# to’la obyektga yo’naltirilgan dasturlash tili bo’lgani uchun
fizik jarayonlarni vizuallashtirish hamda, katta sonlar bilan
ishlash uchun qulaydir.
Dasturda perovskite (p-i-n, n-i-p, n-p-p, p-p-n) quyosh
elementlarining 4 ta turini modellashtirilgan. Har biri uchun
alohida funksiyalar tuzilgan.
Dasturning ishchi interfeysi (2-rasm) oddiy va ishlatishga
qulaydir. Unda volt-amper xarakteristikasini hamda tok kuchi
va yorug’lik yutuvchi perovskite qatlam qalinligiga bog’liqligini
ko’rsatuvchi grafiklar mavjud. Bundan tashqari, volt amper
xarakteristikasida olinayotgan natijalarni ko’rish uchun listbox
ham mavjud.
Qisqa tutashuv tokini yorug’lik yutuvchi qatlam qalinligiga
bog’liqligini aniqlangan grafiklar 1 — rasmda keltirilgan.
Grafiklardan ko’rishimiz mumkinki, p-i-n va n-i-p quyosh
elementlarida qalinlik ortishi bilan qisqa tutashuv tokining
sezilarli darajada o’zgarmasligi, bunga sabab yuqorida bayon
etganimizdek elektr maydon kuchlanganligini kuchlanishga
chiziqli bog’liqligidir. p-p-n va n-p-p quyosh elementlari esa
qalinlikka kuchlik bog’liq bunga sabab esa, elektr maydon
kuchlanganligini kambag’allashgan zona kengligi hamda
qalinlikka bog’liqligidadir.
Do'stlaringiz bilan baham: |
