تقویت عملکرد نوری سلول خورشیدی پروسکایتی زیست‌سازگار با بهره‌گیری از نانوذرات پلاسمونیک

سلول‌های خورشیدی پروسکایتی طی دهه گذشته به دلیل بازده بالا و فرایند ساخت کم‌هزینه مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند. با این حال، وجود عناصر سمی مانند سرب و قلع در ساختار بسیاری از پروسکایت‌ها چالش‌های جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. ازاین‌رو، استفاده از پروسکایت‌های زیست‌سازگار نظیر پروسکایت دوبل مبتنی بر بیسموت (cs2agbibr6) اهمیت زیادی یافته است؛ اما این مواد به‌دلیل جذب ضعیف در ناحیه 300 تا حدود 650 نانومتر با محدودیت عملکرد نوری روبه‌رو هستند و همین موضوع موجب کاهش جریان نوری و بازده تبدیل توان می‌شود. در این کار پژوهشی، یک سلول خورشیدی مبتنی بر cs2agbibr6 به‌عنوان ساختار مرجع شبیه‌سازی شده و سپس با بهره‌گیری از روش‌های مدیریت نور و استفاده از نانوذرات پلاسمونیک نقره کروی، بهبود جذب بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد حضور نانوذرات پلاسمونیک موجب افزایش قابل‌توجه جذب و در نتیجه افزایش چگالی جریان نوری از ma.cm-2 79/4 در ساختار مرجع به ma.cm-2 86/10 در ساختار پیشنهادی می‌شود که بیانگر افزایشی حدود 127% است. این یافته‌ها نشان می‌دهد که بهره‌گیری از راهکارهای مدیریت نور می‌تواند مسیر موثری برای ارتقای کارایی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی زیست‌سازگار فراهم کند و زمینه توسعه نسل جدیدی از سلول‌های کارآمد و دوستدار محیط‌زیست را فراهم سازد.

optical enhancement of eco-friendly perovskite solar cells using silver plasmonic nanoparticles

over the past decade, perovskite solar cells have attracted significant attention due to theirhigh power conversion efficiency and low-cost fabrication processes. however, the presence oftoxic elements such as lead and tin in many perovskite compositions poses serious environmentalconcerns. consequently, eco-friendly alternatives, such as bismuth-based double perovskitecs₂agbibr₆, have gained considerable interest. despite their advantages, these materials sufferfrom weak optical absorption in the 300–650 nm range, leading to reduced photocurrent andoverall efficiency. in this study, a reference cs₂agbibr₆-based solar cell was numericallysimulated, followed by the incorporation of light-management strategies using spherical silverplasmonic nanoparticles to enhance light absorption. the results demonstrate that the integrationof plasmonic nanoparticles significantly improves optical absorption, increasing the short-circuitcurrent density (jsc) from 4.79 ma·cm⁻² in the reference structure to 10.86 ma·cm⁻² in theproposed design, representing an enhancement of approximately 127%. these findings highlightthat plasmonic light-trapping approaches offer a highly effective pathway to boost the performanceof environmentally benign perovskite solar cells, paving the way for the development of nextgeneration, efficient, stable, and truly sustainable photovoltaic technologies.