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Role of Ag Nanowires: MXenes in Optimizing Flexible, Semitransparent Bifacial Inverted Perovskite Solar Cells for Building‐Integrated Photovoltaics: A SCAPS‐1D Modeling Approach
Advanced Theory and Simulations ( IF 2.9 ) Pub Date : 2024-11-22 , DOI: 10.1002/adts.202401004 Hussain J. Alathlawi, Selma Rabhi, Tarak Hidouri, Hind Adawi, Fadiyah A. Makin, Amani A. Alsam
Advanced Theory and Simulations ( IF 2.9 ) Pub Date : 2024-11-22 , DOI: 10.1002/adts.202401004 Hussain J. Alathlawi, Selma Rabhi, Tarak Hidouri, Hind Adawi, Fadiyah A. Makin, Amani A. Alsam
Semi‐transparent perovskite solar cells (ST‐PSCs) offer a promising pathway for use in building integrated photovoltaic (BIPV) systems instead of conventional panels’ roofs. Furthermore, their potential for bifacial operation, allowing light absorption from both sides, creates new opportunities for their integration as solar cells windows, and greatly improves energy harvesting capacities. This combination of bifaciality and flexibility enhances their efficiency and adaptability, making them well‐suited for integration into various architectural elements. Herein, in this study, the performance of 40 different configurations of bifacial flexible semi‐transparent inverted perovskite solar cells (BF‐STIPSCs) is explored. Using SCAPS‐1D (version 3.3.11), a 3D‐perovskite (PVK) absorber layer is modeled and combined with polymer‐based electron transport layers (ETLs) such as C60 and BCP, along with innovative hole transport layers (HTLs) including D‐PBTTT‐14, Me‐4PACz, NiOx, PANI, Poly‐TPD, PATAA, SrCuO2 , V2 O5 . Various transparent conductive oxides (TCOs) including IWO, ITO, and FTO, and flexible substrates such as silver nanowires (AgNWs) with two‐dimensional transition carbide (MXene: T2 CF2 ) are also examined for their effects on the cells' bifaciality, transparency, and stability. Among the configurations, PET/Ag NWs:MXenes /SrCuO2 /(FAPbI3 )0.95 (MAPbBr3 )0.05 /C60 /BCP/FTO is identified as a high‐performance structure, achieving a power conversion efficiency (PCE) of ≈26%, along with enhanced resilience to temperature variations. These results hold great promise for the integration of perovskite‐based semitransparent bifacial flexible solar cells into real‐world applications.
中文翻译:
Ag 纳米线的作用:MXenes 在优化用于建筑集成光伏的柔性半透明双面倒置钙钛矿太阳能电池中的作用:一种 SCAPS-1D 建模方法
半透明钙钛矿太阳能电池 (ST-PSC) 为构建集成光伏 (BIPV) 系统而不是传统面板屋顶提供了一种很有前途的途径。此外,它们具有双面操作的潜力,允许从两侧吸收光,为它们作为太阳能电池窗口的集成创造了新的机会,并大大提高了能量收集能力。这种双面性和灵活性的结合提高了它们的效率和适应性,使其非常适合集成到各种建筑元素中。在此,在本研究中,探索了 40 种不同配置的双面柔性半透明倒置钙钛矿太阳能电池 (BF-STIPSCs) 的性能。使用 SCAPS-1D(版本 3.3.11)对 3D 钙钛矿 (PVK) 吸收层进行建模,并与基于聚合物的电子传输层 (ETL)(如 C60 和 BCP)以及创新的空穴传输层 (HTL)(包括 D-PBTTT-14、Me-4PACz、NiOx、PANI、Poly-TPD、PATAA、SrCuO2、V2O5)相结合。还研究了各种透明导电氧化物 (TCO),包括 IWO、ITO 和 FTO,以及柔性基材,例如具有二维过渡碳化物 (MXene: T2CF2) 的银纳米线 (AgNWs) 对细胞双面性、透明度和稳定性的影响。在这些配置中,PET/Ag NWs:MXenes /SrCuO2/(FAPbI3)0.95(MAPbBr3)0.05/C60/BCP/FTO 被确定为高性能结构,实现了 ≈26% 的功率转换效率 (PCE),同时增强了对温度变化的弹性。这些结果为将基于钙钛矿的半透明双面柔性太阳能电池集成到实际应用中具有很大的希望。
更新日期:2024-11-22
中文翻译:
Ag 纳米线的作用:MXenes 在优化用于建筑集成光伏的柔性半透明双面倒置钙钛矿太阳能电池中的作用:一种 SCAPS-1D 建模方法
半透明钙钛矿太阳能电池 (ST-PSC) 为构建集成光伏 (BIPV) 系统而不是传统面板屋顶提供了一种很有前途的途径。此外,它们具有双面操作的潜力,允许从两侧吸收光,为它们作为太阳能电池窗口的集成创造了新的机会,并大大提高了能量收集能力。这种双面性和灵活性的结合提高了它们的效率和适应性,使其非常适合集成到各种建筑元素中。在此,在本研究中,探索了 40 种不同配置的双面柔性半透明倒置钙钛矿太阳能电池 (BF-STIPSCs) 的性能。使用 SCAPS-1D(版本 3.3.11)对 3D 钙钛矿 (PVK) 吸收层进行建模,并与基于聚合物的电子传输层 (ETL)(如 C60 和 BCP)以及创新的空穴传输层 (HTL)(包括 D-PBTTT-14、Me-4PACz、NiOx、PANI、Poly-TPD、PATAA、SrCuO2、V2O5)相结合。还研究了各种透明导电氧化物 (TCO),包括 IWO、ITO 和 FTO,以及柔性基材,例如具有二维过渡碳化物 (MXene: T2CF2) 的银纳米线 (AgNWs) 对细胞双面性、透明度和稳定性的影响。在这些配置中,PET/Ag NWs:MXenes /SrCuO2/(FAPbI3)0.95(MAPbBr3)0.05/C60/BCP/FTO 被确定为高性能结构,实现了 ≈26% 的功率转换效率 (PCE),同时增强了对温度变化的弹性。这些结果为将基于钙钛矿的半透明双面柔性太阳能电池集成到实际应用中具有很大的希望。