Performance analysis of AgBiS2 based solar cells including diverse carrier transport layers : Simulation study and presenting objectives for a real experiment
다양한 수송이동층을 포함한 AgBiS2 기반 태양전지의 성능 분석: 시뮬레이션 연구화 실제 실험 목표의 제시
- 주제(키워드) SCPAP-1D , AgBiS2 , Solar cell , carrier transport , energy band simulation
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 Se-Woong Baek
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 대학원 화공생명공학과
- 원문페이지 51 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000292176
- UCI I804:11009-000000292176
- DOI 10.23186/korea.000000292176.11009.0001893
- 본문언어 영어
초록/요약
AgBiS2는 환경 친화적이라는 점과 유해한 중금속을 대체할 물질이라는 점에서 주목받았다. 하지만 여전히 이것을 활용한 태양전지의 효율은 뒤쳐져 있다. 그래서 많은 연구들이 지속적으로 이루어지고 있지만 여러 층들로 구성된 태양전지에서 다른 층과 유기적으로 관찰해야 하는 관점에서의 연구는 활발히 진행되지 못했다. 이 공부에서, 우리는 SCAPS-1D 시뮬레이션 소프트웨어를 활용해 다른 태양전지에서 자주 쓰이는 14개의 정공전달층과 8개의 전자전달층을 AgBiS2 기반 태양전지에 적용해보고 가장 최적화된 구조가 무엇인지 알아보았다. 시뮬레이션 결과를 ITO/ZnO/AgBiS2/PTB7/Electrode구조의 디바이스와 비교해 본 결과 시뮬레이션 결과를 신뢰할 수 있었다. 이후 시뮬레이션을 실제 실험의 목표를 제시해주는 도구로 사용해보기 위해 도핑 전략을 적용해보았다. SnO2 전자전달층에 도핑을 시도해보았으며, 큰 PCE의 증가를 기록했다 (4.05%에서 5.55 %). 이로써AgBiS2 기반 태양전지 연구에서도 SCAPS-1D 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 실제 실험의 방향을 결정하는 일련의 매뉴얼을 제공하는 역할을 수행하였다.
more초록/요약
AgBiS₂ has garnered attention as an environmentally friendly material and a substitute for toxic heavy metals. However, the efficiency of solar cells utilizing AgBiS₂ remains relatively low. While ongoing research is addressing this issue, studies focusing on the synergistic interactions of different layers in multilayered solar cells have been limited. In this study, we employed the SCAPS-1D simulation software to explore the application of 14 commonly used hole transport layers (HTLs) and 8 electron transport layers (ETLs) to AgBiS₂-based solar cells. Our aim was to identify the most optimized structure. By comparing the simulation results with the experimental performance of an ITO/ZnO/AgBiS₂/PTB7/Electrode device, we verified the reliability of the simulation data. We then utilized the simulation as a tool to propose goals for actual experiments by applying a doping strategy. Specifically, doping was applied to the SnO₂ ETL, resulting in a significant increase in PCE, from 4.05% to 5.55%. This demonstrates that SCAPS-1D simulation software can serve as a guide for determining experimental directions in AgBiS₂-based solar cell research, providing a systematic framework for further development.
more목차
TABLE OF CONTENTS
ABSTRACT i
국문 초록 iii
TABLE OF CONTENTS v
LIST OF TABLES vii
LIST OF FIGURES viii
CHAPTER 1. Introduction 1
1.1 Introduction 1
1.2 SCAPS-1D Simulation Software 3
CHAPTER 2. Computational and Experimental Section 6
2.1 Computational Simulation 6
2.1.1 Input Parameters for Simulation 6
2.1.2 Fixed Parameters for Simulation 10
2.2 Experimental Section 11
2.2.1 Materials 11
2.2.2 Synthesis of AgBiS2 CQDs 12
2.2.3 Solution-phase Ensemble Ligand Exchanged AgBiS2 Ink 13
2.2.4 Device Fabrication 14
2.2.5 CQD Characterization 15
CHAPTER 3. Results and Discussion 16
3.1 Optimization of the Electron and Hole Transport Layers 16
3.2 Demonstration of the Accuracy of Simulation Results 23
3.3 Application of Simulation for Actual Experimental Objectives 27
3.3.1 Doping Strategy 27
3.3.2 Doping Strategy for SnO2 Layer with KCl Dopant 31
3.4 Conculsion 37
REFERENCES 38
