DEVELOPMENT OF PEROVSKITE SOLAR CELLS USING COPPER THIOCYANATE FOR HOLE TRANSPORTING LAYER

Abstract

Perovskite solar cells are a type of solar cell that use a perovskite-structured compound as the light-harvesting material. They have been attracting a lot of attention in recent years due to their promising properties, including high power conversion efficiency, low cost, good flexibility, and ease of fabrication. In this work, aimed to improve the efficiency of perovskite solar cells by optimizing the hole transporting layer in a normal structure configuration. The carbon-based perovskite solar cells used cesium/formamidinium (Cs0.17FA0.83Pb(I0.83Br0.17)3) as the photoabsorber. The study was divided into three parts, with the first part involving the use of a copper phthalocyanine (CuPc) solution mixed with a copper thiocyanate (CuSCN) solution in varying concentrations of 5, 10, 15, and 20%. The results showed that adjusting the concentration to 10% led to a reduction in trap density and improved the perovskite/HTL interface and HTL/carbon interface. As a result, a power conversion efficiency (PCE) of 15.01% was achieved under test conditions AM 1.5, indicating that the optimization of the hole transporting layer can significantly enhance the performance of perovskite solar cells, This solution is resistant to moisture and heat. The solar cell stability test showed that the developed solar cell had a service life of more than 4 months, indicating its potential for long-term use.

ปัจจุบันเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอร์รอฟสไกต์ได้รับความสนใจอย่างมากจากกลุ่มนักวิจัยและพัฒนานั้น เนื่องจากคุณสมบัติเด่นในเรื่องของต้นทุนการผลิตต่ำ กระบวนการผลิตที่ไม่ซับซ้อน ประสิทธิภาพสูง ตัวแผงมีความยืดหยุ่น และน้ำหนักเบา โดยในงานวิจัยนี้ได้ทำการพัฒนาประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอร์รอฟสไกต์สำหรับชั้นนำโฮลที่มีโครงสร้างแบบปกติ (Normal structure) โดยนำไปประยุกต์ใช้กับเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีคาร์บอนเป็นขั้วนำไฟฟ้า และใช้ซีเซียมฟอร์มามิดิเนียม (Cs0.17FA0.83Pb(I0.83Br0.17)3) เป็นตัวดูดซับแสง โดยแบ่งการทดสอบออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่ส่วนแรกใช้สารละลายคอปเปอร์พทาโลไซยานีน (CuPc) ที่ปรับค่าความเข้มข้น 5, 10, 15 และ 20% ผสมกับสารละลายคอปเปอร์ไทโอไซยาเนต (CuSCN) ผลการทดสอบพบว่าการปรับค่าความเข้มข้นที่ 10% ช่วยลดความหนาแน่นของกับดักประจุอิสระ (Trap density) และปรับปรุงรอยต่อระหว่างเพอร์รอฟสไกต์กับชั้นนำโฮล และรอยต่อระหว่างชั้นนำโฮลกับคาร์บอน ส่งผลให้ได้ค่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงสุด (PCE) เท่ากับ 15.01% และเป็นสารที่ทนต่อความชื้น ความร้อน จากการทดสอบความเสถียรของเซลล์แสงอาทิตย์พบว่ามีอายุการใช้งานได้มากกว่า 4 เดือน