Badanie zjawisk fizycznych w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych

Kierownik projektu: Damian Głowienka

Realizatorzy:

  • Katarzyna Cudo

Politechnika Gdańska

Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej

Gdańsk

Data otwarcia: 2022-02-21

Streszczenie projektu

W obecnych czasach obserwowany jest znaczący postęp w dziedzinie molekularnej i hybrydowej elektroniki, a zwłaszcza fotowoltaiki. Jedną z głównych przyczyn sprawiającą, że struktury oparte na materiałach organicznych są stosowane w ogniwach słonecznych są ich właściwości elastyczne, a także bardzo niski koszt produkcji. Jednakże ich wydajność i stabilność są znacznie gorsze niż w przypadku materiałów nieorganicznych, co sprawia, że nadal są mniej popularne. Dlatego też materiały hybrydowe składające się z części organicznej i nieorganicznej przyciągają ostatnimi czasy wiele uwagi. Podobnie do materiałów organicznych mogą być one elastyczne, jak również ich koszt produkcji jest niski. Jedną z najpopularniejszych struktur hybrydowych są perowskitowe ogniwa słoneczne, które zwróciły na siebie uwagę ze względu na znaczący wzrost wydajności w krótkim okresie czasu. Jednak zanim nastąpi komercjalizacja ogniw bazujących na materiałach organicznych, lub perowskitowych należy rozwiązać szereg problemów z długotrwałą stabilności, czy też toksycznością. Dlatego też szczegółowe zbadanie fizyki ogniw słonecznych ma fundamentalne znaczenie. Celem projektu jest zrozumienie, które mechanizmy wpływają na wydajność konwersji energii perowskitowych, jak i organicznych ogniw słonecznych.

Zjawiska fizyczne zachodzące w ogniwach słonecznych opierają się na absorbcji fotonów. Jednakże grubość warstw jest rzędu kilkuset nanometrów, co prowadzi dodatkowo do dyfrakcji-interferencji padającego światła. Dlatego w celu zrozumienia zjawisk absorbcji wykorzystywany jest model transferu macierzy, który pozwala na opis transmisji i odbicia światła w układach z warstwami o każdej grubości. Do symulacji zjawisk elektrycznych wykorzystywany jest model dryfu-dyfuzji, który pozwala na przewidywanie zjawisk zachodzących w objętości i na granicy absorbera. Symulacje przestrzenne i dynamiczne, pozwolą na dokładne zbadanie mechanizmów transportu, jak i rekombinacji nośników ładunku w badanych układach ogniw słonecznych.

Obliczenia oparte są na programach napisanych w języku C++, jak i Python. W wielu przypadkach potrzebna jest duża ilość pamięci i czasu na wykonanie obliczeń, który waha się od kilku godzin do wielu tygodni. Korzystanie z komputerów dużej mocy obliczeniowej, pozwola na skrócenie czasu obliczeniowego dzięki zrównolegleniu obliczeń numerycznych.

Publikacje

  1. Pei-Huan Lee, Ting-Tzu Wu, Chia-Feng Li, Damian Glowienka, Yu-Xuan Huang, Shih-Han Huang, Yu-Ching Huang, and Wei-Fang Su, Featuring Semitransparent p–i–n Perovskite Solar Cells for HighEfficiency Four-Terminal /Silicon Tandem Solar Cell, Solar RRL 6, (2022) 2100891
  2. D Glowienka, Y Galagan, Light intensity analysis of photovoltaic parameters for perovskite solar cells, ACS Advanced Materials 34 (2), (2022) 2105920
  3. D. Glowienka, Light intensity modulated technique for characterization of perovskite solar cells, ISOS-XIII 2022 International Summit on Organic and Hybrid Photovoltaics Stability 1, (2022) 1
  4. D. Glowienka, Rekombinacja pułapkowa w perowskitowych ogniwach słonecznych, KRYSZTAŁY MOLEKULARNE 2022 1, (2022) 1


← Powrót do spisu projektów

KONTAKT

Nasi konsultanci służą pomocą przyszłym i początkującym użytkownikom specjalistycznego oprogramowania zainstalowanego na Komputerach Dużej Mocy w Centrum Informatycznym TASK.

Kontakt w sprawach Komputerów Dużej Mocy, oprogramowania/licencji, grantów obliczeniowych, sprawozdań:

kdm@task.gda.pl

Administratorzy odpowiadają na maile w dni robocze w godzinach 8:00 – 15:00.