سنتز و بهینه سازی عملکرد جوهرنانوذرات Cu2ZnSnS4 برپایه حلال غیرقطبی به عنوان لایه انتقال دهنده حفره در سلول های خورشیدی پروسکایتی

در سلول خورشیدی پروسکایتی، لایه  جاذب  بین لایه های انتقال دهنده الکترون (ETM) و حفره (HTM) قرار می گیرد. لایه های ETM و HTM، نقش مهمی در عملکرد فتوولتاییکی ایفا می کنند. تاکنون بهترین بازدهی با استفاده از spiro-OMeTAD به عنوان HTM حاصل شده است. اما قیمت بالا و فرایند سنتز پیچیده ممکن است که کاربرد انبوه آن را محدود نماید. یک نیم رسانا معدنی مثل Cu2ZnSnS4(CZTS)، بدلیل تحرک پذیری بالا، پایداری مناسب، قابلیت سنتز و لایه نشانی به روش محلول ساده و ارزان، می تواند جایگزین امیدبخشی باشد. در این مطالعه، خمیر کربنی دما پایین به همراه نانوجوهر CZTS برای انتقال و جمع آوری حامل های حفره استفاده شد. همچنین، از ترکیب CIS (CuInS2) به عنوان HTM مرجع استفاده شد. نانوذرات CZTS سنتز شده به روش گرمادهی تدریجی دارای فاز بلوری ورتزیت و یک ترکیب غنی از Zn هستند. حضور لایه HTM در فصل مشترک پروسکایت/کربن، اساسا تاثیر بسزایی بر روی  بهبود عملکرد فتوولتاییکی دارد. سرعت چرخش و تعداد دفعات لایه نشانی نانوجوهر به روش پوشش دهی چرخشی مورد بررسی قرار گرفت. در حالت دو بار ترسیب نانوجوهر، حداکثر بازدهی 12/61، 13/38، 10/74 و 11/40 %  بترتیب برای سرعت چرخش 3000 ، 4000 ، 5000 و rpm 6000 بدست آمد. افزایش تعداد لایه های HTM باعث کاهش بازدهی و چگالی جریان می شود. شرایط بهینه برای سرعت چرخش rpm4000 و دو بار ترسیب جوهر، بدست آمد. افزاره مبتنی برCIS به عنوان مرجع، بازدهی 5/15% را نشان داد. عملکرد بهتر افزاره مبتنی بر CIS در مقایسه با CZTS، تحت تاثیر نقص های ذاتی کمتر و کیفیت پوشش دهی سطح پروسکایت است که با آنالیزهای EIS، PL، VOC decay و AFM تایید شد.