سلول خورشیدی پروسکایتی ارزان قیمت بر پایه انتقال دهنده حفره ایمیدازولی

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 دوهستهای bis(4(4,5diphenyl2(ptolyl)4,5dihydro1himidazol1yl)phenyl)methane که با نام اختصاری mdapi2 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 spiroometad 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 57.1 درصد در غیاب انتقال‌دهنده حفره، به مقدار 60.6 درصد در حضور انتقال‌دهنده حفره جدید افزایش پیدا کرد که نشان‌دهنده عملکرد خوب انتقال‌دهنده‌های حفره بر پایه حلقه های ایمیدازولی است .

Low-Cost Perovskite Solar Cell Based on Imidazole Hole Transport

Hole transport materials (HTMs) are one of the most important components in perovskite solar cell (PSC) which their presence play as a key factor to achieve the high efficiency of conversion of solar irradiation to electricity. That is why the searching of new efficient and costeffective HTMs for using in PSC is one of the hottest research objects in PSC filed. In this paper, a new generation of a binuclear organic HTM for using in PSC has been prepared and introduced. Binuclear organicHTM bis(4(4,5diphenyl2(ptolyl)4,5dihydro1Himidazol1yl)phenyl)methane, namely MDAPI2 , based on benzyl imidazoles was synthesized and fully characterized and finally was applied as a binuclear organic HTMs in PSC. Since the photophysical, photochemical and electrochemical properties of HTMs play key role in a PSC, a variety of analysis and measurements including cyclic voltammetry, thermal stability, photoluminescence and water contact angle were carried out which indicated the promising performance of newly synthesized HTM in a PSC. In addition, the luminescence quenching value of novel HTM was very close to benchmark SpiroOMeTAD in the presence of perovskite absorber layer which proved the efficient transferring of holes in PSC. After fabrication of perovskite solar cell without any HTM and with it, the efficiency of PSC was dramatically increased from 1.57 % to 6.60 % , respectively which shown the good performance of HTMs based on imidazole rings.