Grant/Projekt zakończony
Badanie zjawisk fizycznych w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych
Identyfikator grantu: PT00950
Kierownik projektu: Damian Głowienka
Politechnika Gdańska
Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej
Gdańsk
Data otwarcia: 2022-02-21
Data zakończenia: 2025-05-09
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
- 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
- D Glowienka, Y Galagan, Light intensity analysis of photovoltaic parameters for perovskite solar cells, ACS Advanced Materials 34 (2), (2022) 2105920
- 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
- D. Glowienka, Rekombinacja pułapkowa w perowskitowych ogniwach słonecznych, KRYSZTAŁY MOLEKULARNE 2022 1, (2022) 1
- J Szmytkowski, Y Galagan, D Glowienka, Exploring the interfacial effects at the ETL/perovskite boundary in the semitransparent perovskite solar cells, Solar Energy 266, 112176, (2023) 1-9
- D Glowienka, SH Huang, PH Lee, FY Tsai, WF Su, Understanding the dominant physics mechanisms on the pin perovskite solar cells fabricated by scalable slot-die coating process in ambient air, Solar RRL 2300791, (2023) 1-13
- K. Cudo, D. Głowienka, Badanie czasowych fotoprądów w perowskitowych ogniwach słonecznych, XVI Rzeszowska Konferencja Młodych Fizyków 05, (2023) 1
- D. Glowienka, Characterization of semitransparent perovskite solar cells with light intensity modulated technique , PIERS 2023 Prague 07, (2023) 1
- D. Głowienka, J. Szmytkowski, Analysis of the Interface Effects in Semitransparent Perovskite Solar Cells, PIERS 2023 Prague 07, (2023) 1
- D. Glowienka, Rekombinacja pułapkowa w perowskitowych ogniwach słonecznych, Zjazd Fizyków 2023 Politechnika Gdańska 09, (2023) 1
- Damian Glowienka, Chieh-Ming Tsai, Aoussaj Sbai, Dian Luo, Pei-Huan Lee, Shih-Han Huang, Chia-Feng Li, Hao-Wen Wang, Guey-Sheng Liou, Julien Guthmuller, Wei-Fang Su, Improving the Efficiency of Semitransparent Perovskite Solar Cell Using Down-Conversion Coating, ACS Applied Materials & Interfaces 16, (2024) 63528-63539
- Katarzyna Cudo, Riccardo Ollearo, Gerwin H Gelinck, Yulia Galagan, Damian Glowienka, Quantitative loss analysis of opaque perovskite solar cells using transient and steady-state characterization, Physical Review Applied 22, (2024) 054025
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:
Administratorzy odpowiadają na maile w dni robocze w godzinach 8:00 – 15:00.