Recherche des nouveaux matériaux absorbeurs pour les applications photovoltaïques

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

En raison du problème du réchauffement climatique, la conversion photovoltaïque a récemment fait l'objet d'une grande attention. De nombreuses recherches ont été menées afin de mettre au point de nouveaux matériaux susceptibles d'être utilisés dans la production de cellules solaires. Il est toutefois préférable de trouver des matériaux peu coûteux et respectueux de l'environnement présentant une bande interdite directe et une constante de réseau proche des substrats de silicium ou d'arséniure de gallium, car ces propriétés sont nécessaires pour les cellules solaires.À cet égard, nous cherchons à étudier de nouveaux matériaux absorbants et à analyser leurs caractéristiques électroniques, optiques et structurelles. Par conséquent, nous présentons les résultats des calculs de premiers principes sur les effets de la déformation et de la substitution des halogènes sur les propriétés électroniques, optiques et la mobilité des porteurs des doubles pérovskites à site vacant Cs2SnI6. En premier lieu, nous avons trouvé que le Cs2SnI6 non déformé est un semi-conducteur avec un gap d’énergie d'environ 1.257 eV. Sous l’effet des contraintes appliquées, la valeur de ce gap augmente jusqu'à 1.316 eV pour une contrainte de compression de -4 % et diminue jusqu'à 1.211 eV pour une contrainte de traction de 4 %. Cet effet est principalement dû au fait que le minimum de la bande de conduction se déplace sous l'effet des déformations de compression et de traction. Sur la base des calculs de mobilité des porteurs, nous remarquons que sous une contrainte de traction, la mobilité des porteurs de trous et d'électrons diminue, tandis que la mobilité des porteurs augmente de 16.3 % pour les électrons et de 9.1 % pour les trous sous une contrainte de compression de -4 %. En outre, les données des constantes optiques calculées indiquent que les déformations appliquées peuvent affecter les propriétés optiques de la pérovskite Cs2SnI6. De plus nous aussi trouvé que les valeurs de la bande interdite de Cs2SnI6-xBrx augmentent lorsque Br est substitué dans le site de I, respectivement pour x= 1, 2, 3, 4, 5 et 6. En outre, l'analyse optique révèle que la substitution de Br améliore les propriétés optiques de Cs2SnI6-xBrx en réduisant la transparence et en améliorant l'indice de réfraction et l'absorption dans la région de la lumière visible. Avec une efficacité d'environ 15 %, les simulations utilisant SCAPS-1D démontrent que Cs2SnI3Br3 est l'absorbeur idéal pour l’application photovoltaïque.

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التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0734f475-e73e-469a-8b8e-770a9f4a0da5

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

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الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

1047826_1.pdf

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ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Billel Rezini","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Taieb Seddik","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

French

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Recherche des nouveaux matériaux absorbeurs pour les applications photovoltaïques

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ترجمة الملخص

Because of the issue of global warming, photovoltaic conversion has recently received a lot of attention. In order to develop new materials that may be used in the production of solar cells, numerous investigations have been conducted. Finding low-cost, eco-friendly materials with a direct b and gap and a lattice constant near to silicon or gallium arsenide substrates is preferable, though, as these properties are necessary for solarcells.In this context, we aim to study new absorber materials and analyze their electronic, optical, and structural characteristics. Therefore, we present the results of first-principles calculations on the effects of strain and halogen substitution on the electronic, optical, and carrier mobility properties of Cs2SnI6 Vacancy-ordered Double Perovskites. Firstly, we found that unstrained Cs2SnI6is a semiconductor with an energy gap of about 1.257 eV. Under the effect of applied strain, the value of this gap increases to 1.316 eV for a compressive strain of -4% and decreases to 1.211 eV for a tensile strain of 4%. This effect is mainly due to the fact that the conduction band minimum moves under the effect of the compressive and tensile strains. Based on the carrier mobility calculations, we note that under tensile strain, the mobility of both hole and electron carriers decreases, while carrier mobility increases by 16.3% for electrons and 9.1% for holes under the compressive strain of -4%. In addition, the calculated optical constants data indicate that applied strain can affect the optical properties of Cs2SnI6 perovskite. Furthermore, we also found that the bandgap values of Cs2SnI6-xBrx increase when Br is substituted in the I site, for x= 1, 2, 3, 4, 5 and 6 respectively. In addition, optical analysis reveals that Br substitution improves the optical properties of Cs2SnI6-xBrx by reducing transparency and improving refractive index and absorption in the visible light region. With an efficiency of around 15%, simulations using SCAPS-1D demonstrate that Cs2SnI3Br3is the ideal absorber for photovoltaic applications.

كلمات الباحثين

Cellule solaire, Conversion photovoltaïque; matériaux absorbeurs; Pérovskites; Propriétés optiques; Propriétés électroniques.

إشراف وإعداد

الإشراف

Taieb Seddik

الإعداد

Billel Rezini

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