Przeskocz do nawigacji głównej Przeskocz do wyszukiwania Przeskocz do głównej treści

First-Principles Approach to Finite Element Simulation of Flexible Photovoltaics

  • University of Ghana
  • University of Oxford
  • Silesian University of Technology
  • The Council for Scientific and Industrial Research
  • Faculty of Chemistry

Wyniki badań: Wkład do czasopismaArtykułrecenzja

2 Cytowania z bazy Scopus

Abstrakt

This study explores the potential of copper-doped nickel oxide (Cu:NiO) as a hole transport layer (HTL) in flexible photovoltaic (PV) devices using a combined first-principles and finite element analysis approach. Density functional theory (DFT) calculations reveal that Cu doping introduces additional states in the valence band of NiO, leading to enhanced charge transport. Notably, Cu:NiO exhibits a direct band gap (reduced from 3.04 eV in NiO to 1.65 eV in the stable supercell structure), facilitating the efficient hole transfer from the active layer. Furthermore, the Fermi level shifts towards the valence band in Cu:NiO, promoting hole mobility. This translates to an improved photovoltaic performance, with Cu:NiO-based HTLs achieving ~18% and ~9% power conversion efficiencies (PCEs) in perovskite and poly 3-hexylthiophene: 1-3-methoxycarbonyl propyl-1-phenyl 6,6 C 61 butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) polymer solar cells, respectively. Finally, a finite element analysis demonstrates the potential of these composite HTLs with Poly 3,4-ethylene dioxythiophene)—polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) in flexible electronics design and the optimization of printing processes. Overall, this work highlights Cu:NiO as a promising candidate for high-performance and flexible organic–inorganic photovoltaic cells.

Język oryginałuangielski
Numer artykułu4064
CzasopismoEnergies
Tom17
Numer wydania16
Identyfikatory DOI
Status publikacjiOpublikowano - sie 2024

Cele SDG ONZ

Ten wynik przyczynia się do realizacji następujących celów zrównoważonego rozwoju

  1. Cel 7 - Przystępna i czysta energia
    Cel 7 Przystępna i czysta energia

Obszary tematyczne ASJC Scopus

  • Energia odnawialna, zrównoważony rozwój i środowisko
  • Technologia paliwowa
  • Inżynieria (różne)
  • Inżynieria energetyczna i technologia energetyczna
  • Energia (różne)
  • Sterowanie i optymalizacja
  • Inżynieria elektryczna i elektroniczna

Fingerprint

Zanurz się w tematy badawcze publikacji „First-Principles Approach to Finite Element Simulation of Flexible Photovoltaics”. Razem tworzą niepowtarzalny odcisk palca.

Cytowanie