Бул изилдөө, коргошунсуз органикалык эмес кош перовскит сиңиргич Cs₂AgBi_0,75Sb_0,25Br₆ колдонулган бир күн батареясынын фотовольтаикалык көрсөткүчыны SCAPS-1D симуляциялары ве Рандом Форест машина үйрөнүүсү модельийле изилдеген. ITO/ZnO/Cs₂AgBi_0,75Sb_0,25Br₆/CZTSe/Au катмар тизмеги үчүн сиңиргич материалдын тилке ажырымы, электрон аффиндүүлүгү, еткин дурум тыгыздыклары, ташыйыжы харекетлиликлери ве салыштырмалуу диэлектрдик өткөрүмдүүлүк дегиштирмененрек 3.888 симуляция жазуусу олуштурулмуштур. Рандом Форест модельи, симуляция маалыматсиндеки кубат айландыруу натыйжалуулугуни Р² = 0,99 ве RMSE = 0,0693 менен тахмин етмиш; электрон аффиндүүлүгү менен тилке ажырымыны ен етчопои ики өзеллик катары тартипламыштыр. Ошентсе да изилдөө тамамен сандыкдыр, эксперименттик катары үретилмиш бир клеткайи валидациямактадыр ве акыркы натыйжалуулук үчүн метнин ар түрдүү бөлүмлеринде %26,07, %26,53 ве %26,64 гиби бирбирийле уйушмайан маанилер билдирилмектедир.

Түркия жагынан баалоо: Изилдөөнүн йаклашымы, Түркияда фотовольтаикалык материал ве жука пленка күн батареясы изилдөөсы йапан үниверсителер, изилдөө меркезлери ве текноложи екиплери үчүн пахалы өндүрүш денымдуулукелеринден мурун сезгичтик анализи түзүмлмасына йардымжы олабилир. Түркия’йе уйарлама үчүн колдонулган СЖАПС параметрелеринин эксперименттик жука пленкалерле калибре едилмеси, Cs₂AgBi_0,75Sb_0,25Br₆ катмарларынын жергиликтүү лаборатория шарттарында үретилмеси, температура ве күн спектри еткмененринин саха шарттарында сынанмасы, модельин бторымсыз маалыматтарле догруланмасы ве үретмененбилир кошулмалоо менен кемтик тыгыздыгы аралыкларынын белирленмеси герекир. Изилдөөдан Түркияда үретмененжек герчек модулдарин натыйжалуулуки, нарки, өмрү, иклим дайаныклылыгы вейа коммерциялык колдонууга мүмкүнлиги догрудан чыкарыламаз.

Изилдөөнүн пайдубал салымы, бинлерже жарым өткөргүч жихаз симуляциясынун машина үйрөнүүсүйле таранарак ханги ичсел материал айрыкчаринин натыйжалуулуки дагы күчтүү еткменендигинин белирленмесидир. Сонучлар электрон аффиндүүлүгүнин %40,85, тилке ажырымынын %34,06 ылайыкли маани ташыдыгыны көрсөтөт. Бирок бу йүзделер физиксел неденселлигин догрудан өлчөөү дегил, Рандом Форест модельинин колдонулган симуляция маалымат узайындаки тахмин маанилеридир.

Изилдөөнүн пайдубал суроосу недир?

Изилдөө, куршун ичермейен Cs₂AgBi_0,75Sb_0,25Br₆ кош перовскит сиңиргичнун ханги ичсел айрыкчаринин күн батареясы натыйжалуулукини ен фазала еткменендигини ве чоң бир SCAPS-1D маалымат күмесинин Рандом Форест модельийле дагы ылдам йорумланып йорумланамайажторыны изилдейт.

Изилдөө ики ашамалыдыр. Илк ашамада жарым өткөргүч жихазын електриксел давранышы SCAPS-1D менен чөзүлерек 3.888 параметре курамы өндүрүлгөн. Икинжи ашамада бу кайытларын %80’и Рандом Форест модельинин окутууи, %20’си сыноо едилмеси үчүн кулланылмыш; беш кабат кайчылаш текшерүү ве грид издөөйла модель айары түзүмлмыштыр. Даха кийин өзгөчөлүк маанилүүлүктөрү ве SHAP анализи колдонуп өндүрүмдүүлүк үстүндө ен етчопои дегишкенлер сечилмиш, жихаз SCAPS-1D үчүнде йениден оптималдаштыруу едилмиштир.

Өнермененн күн батареясы ханги катмарлардан олушмактадыр?

Шечопо 1’де ышыгын айнек ве алдыңкы контакт тарафындан гирдиги төмөнкү катмар түзүмү гөстерилмектедир:

1. Жам: Хүжренин сайдам ташыйыжы бетидир.
2. ITO: Индийум салымлы калай окситтен олушан сайдам мененткен алдыңкы контакт катары колдонулган.
3. ZnO: Електрон ташыма катмарыдыр (ележтрон транспорт лайер, ETL).
4. Cs₂AgBi_0,75Sb_0,25Br₆: Фотонлары согуран ве електрон-боштук жуплеринин олуштугу коргошунсуз кош перовскит катмардыр.
5. CZTSe: Бошлук ташыма катмарыдыр (холе транспорт лайер, HTL).
6. Au: Алтын арткы электродтур.

Согуружу катмарда ышык энергиясийле електрон-боштук жуплери мейдана гелмектедир. Електронларын ZnO’нун өткөрүү тилкесина, боштуктарын болсо CZTSe’нин валенттик тилкена актарылмасы амачланмыштыр. Бу актарымын натыйжалуулукли олабилмеси үчүн катмарларын энергия севийелери ве бант офсетлери маани ташымактадыр.

Башлангыч жихаз параметрелери нелердир?

Симүласйонлар 300 К температурата, АМ 1.5 ышык спектру ве 1.000 W·м⁻² нурлануу интенсивдүүлүгү астында йүрүтүлмүштүр. Електронлар үчүн бет вейа аралык бет рекомбинация ылдамдыгы 10⁵ жм·с⁻¹, боштуктар үчүн 10⁷ жм·с⁻¹ катары айарланмыштыр.

SCAPS-1D ханги физиксел теңдемелери чөзмектедир?

SCAPS-1D, жарым өткөргүч түзүм үчүндеки електриксел потенциалы, ташыйыжы дторылымыны, өндүрүши, рекомбинацияу ве ток тыгыздыгыну бирбирине бторлы теңдемелерле эсептөөктадыр.

Поиссон теңдемеси

\[ \frac{d^2\phi(x)}{dx^2} = \frac{q}{\varepsilon_0\varepsilon_r}\left[p(x)-n(x)+N_D-N_A+\rho_p-\rho_n\right] \]

Бурада φ(x) електриксел потенциалы, q пайдубал електрик йүкүнү, ε₀ бошлугун диелектрик сабитини, ε_р катмарын салыштырмалуу диэлектрдик өткөрүмдүүлүкни көрсөтөт. п(x) ве н(x), катмар калынлыгы бойунжа боштук ве електрон консантрасйонларыдыр. Н_Д менен Н_А донөр ве аксептөр кошулмалоо тыгыздыкларыны, ρ_п ве ρ_н болсо позитиф ве негатиф йүк тыгыздыкларыны ифаде етмектедир. Денклем, клетканин үчүнде олушан електрик аланын конума ылайык насыл дегиштигини аныктоотедир.

Електрон ве боштук үзгүлтүксүздүк теңдемелери

\[ -\frac{\partial J_n}{\partial x}-U_n+G_n=\frac{\partial n}{\partial t} \]

\[ -\frac{\partial J_p}{\partial x}-U_p+G_p=\frac{\partial p}{\partial t} \]

Ж_н ве Ж_п електрон менен боштук агымм тыгыздыкларыдыр. Г_н ве Г_п ышык астында ташуучу жаралуу ылдамдыкларыны, У_н ве У_п рекомбинация ылдамдыкларыны көрсөтөт. Бу теңдемелер, белирли бир бөлгедеки ташыйыжы сайжылуулукнын агымм, өндүрүш ве жоготуу убакытчлерийле насыл дегиштигини ачыклар.

Сүрүкленме-диффузия илишкмененри

\[ J_n=q\mu_n n(x)E(x)+qD_n\frac{\partial n}{\partial x} \]

\[ J_p=q\mu_p p(x)E(x)+qD_p\frac{\partial p}{\partial x} \]

μ_н ве μ_п електрон менен боштук харекетлиликлерини, Д_н ве Д_п диффузия катсайыларыны, Е(x) болсо електрик аланы көрсөтөт. Илк терим електрик алан неденийле олушан дрейф агыммыны, икинжи терим тыгыздык фаркы неденийле олушан диффузия агыммыны темсил едер.

Ширетүү текстдеки диффузия илишкиси

\[ D_{(n,p)}=\sqrt{\mu_{(n,p)}\frac{kT}{q}\tau_{(n,p)}} \]

Изилдөө бу ифадейи диффузия коэффициентийла илишкмененндирмектедир. Бирок карекөк үчүндеки харекетлилик, термалдык энергия ве жашам мөөнөтү чарпымы бойутсал катары бир диффузия узундугу илишкисине каршылык гелмектедир. Ширетүүта колдонулган сембол ве ачыклама бу неденле бирбирийле там уйумлу гөрүнмемектедир; ифаде сессизже дүзелтилмеден бурада изилдөөдө маалыматлдиги бичимийле актарылмыштыр.

Башлангыч өндүрүмдүүлүкы насылдыр?

Шечопо 2’деки оптималдаштыруу едилмемиш ток тыгыздыгы-чыңалуу егрисинде ачык чынжыр чыңалуусу В_ОЖ = 1,29 В, кыска туташуу ток тыгыздыгы Ж_СЖ = 14,29 мА·жм⁻², толтуруу фактору FF = %84,11 ве кубат айландыруу натыйжалуулугу η = %15,60 катары көрсөтүлгөн. Айны шеклин ич графиги квант натыйжалуулугунин гөрүнүр толкун бойларында йүксек калдыгыны, дагы узун толкун бойларында болсо кескин бичимде дүштүгүнү көрсөтөт.

Рандом Форест модельи насыл изилдөөктадыр?

Шечопо 3’те маалымат топлама, темизлеме, модель сечме, модельи егитме, баалоо ве тахмин үретме адымлары гөстерилмектедир. Рандом Форест, ошол эле маалымат күмесинин ар түрдүү боотстрап үлгүлөрүнден абдан сайыда чечим дарагы курмакта ве бу торачларын натыйжаларыны бириктирүүктедир.

\[ f(y)=\frac{1}{m}\sum_{i=1}^{m}f_i(y) \]

Бурада м чечим дарагы сайжылуулукны, ф_и(й) хер торажын тахминини ве ф(й) бүтүн торачларын орточосындан алынган акыркы тахмини темсил етмектедир. Бирден фазала торажын кулланылмасы, тек бир чечим дарагынын белирли окутуу үлгүлөрүне ашыры уйум сторлама тобокелдикини азалтмайы амачлар.

Изилдөөдө тилке ажырымы, электрон аффиндүүлүгү, електрон ве тешик мобилдүүлүгү, менентим ве валенттик тилке еткин дурум тыгыздыклары менен диэлектрдик өткөрүмдүүлүк гириш айрыкчари катары бааланган. Хедеф чыктылар арасында PCE, В_ОЖ, Ж_СЖ ве FF булунмактадыр; пайдубал машина үйрөнүүсү баалооси PCE тахминине одакланмыштыр.

Моделин догрулугу насыл бааланган?

Рандом Форест модельинин тахмини менен SCAPS-1D тарафындан олуштурулан маанилер, белирлеме катсайжылуулук Р² ве ката карелеринин орточосынын карекөкү колдонуп каршылаштырылмыштыр.

\[ RMSE=\sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(y_i-\hat{y}_i)^2} \]

Н топлам маалымат сайжылуулукны, й_и SCAPS-1D мааниини ве ŷ_и Рандом Форест тахминини көрсөтөт. RMSE күчүлдүкче модель тахмини менен симуляция чыктжылуулук бирбирине йаклашмактадыр.

Изилдөөдө Р² = 0,99 ве RMSE = 0,0693 билдирилген. RMSE’нин бирими вейа PCE’нин йүзде ми йокса сандык катыш өлчегинде ми ишлендиги ачыкча белиртилмемиштир. Егитим ве сыноо сачылым графиклериндеки нокталарын идеал тахмин догрусуна йагымн олмасы, модельин ошол эле SCAPS-1D маалымат узайындаки кайытлары йүксек тактыкла йениден үретебилдигини көрсөтөт.

Бу натыйжа физиксел күн батареясынын %99 тактыкла тахмин едилдиги анламына гелмез. Хедеф маалыматтар эксперименттик өлчөө дегил, ошол эле симүлатөрүн үреттиги сандык натыйжалардыр. Моделин башаржылуулук есас катары симуляция параметрелери менен симүлатөр чыктжылуулук арасындаки илишкийи өгренме башаржылуулукдыр.

Ханги айрыкчар натыйжалуулуки ен фазала еткмененмиштир?

Шечопо 6 ве Табло 2, электрон аффиндүүлүгү менен тилке ажырымынын модель тахмининдеки баскын ики дегишкен олдугуну көрсөтөт. Шечопо 7’деки SHAP графиги де бу тартипламайы дестеклемектедир. Електрон илгиси ен кең SHAP дторылымыны, тилке ажырымы икинжи ен кең дторылымы олуштурмуштур. Ташыйыжы харекетлиликлери болсо колдонулган параметре аралыкларында дагы чектелген тахмин еткиси көрсөткөн.

Бу маани маанилери йалнызжа изилдөөдө сечмененн аралыклар ве дигер сабит модель варсайымлары үчүн гечерлидир. Бир өзеллигин мааниинин дүшүк олмасы, герчек бир жихазда физиксел катары маанисиз олдугу анламына гелмез.

Бант аралыгы ве электрон аффиндүүлүгү нейи дегиштирмиштир?

Електрон илгиси, вакум севийеси менен өткөрүү тилкеси минимуму арасындаки энергия фаркыны ифаде етмектедир. Бант аралыгы болсо валенттик тилке менен өткөрүү тилкеси арасындаки энергия фаркыдыр. Бу ики өзеллик, сиңиргичнун ханги фотонлары кулланабмененжегини ве комшу ташыма катмарларыйла энергия хизаланмасыны аныктоотедир.

Изилдөөдө сиңиргич менен электрон ташуу катмары арасындаки өткөрүү тилкеси офсети мындайча танымланмыштыр:

\[ CBO=\chi_{\mathrm{abs}}-\chi_{\mathrm{ETL}} \]

χ_абс сиңиргичнун, χ_ETL электрон ташуу катмарынын электрон аффиндүүлүгүдир. Изилдөөнүн танымына ылайык позитиф CBO тикен сымал, негатиф CBO жар сыяктуу бант хизаланмасына каршылык гелмектедир.

Согуружу менен тешик ташуу катмары арасындаки валенттик тилке офсети ширетүүта шу бичимде маалыматлмиштир:

\[ VBO=(\chi_{\mathrm{HTL}}-E_{g,\mathrm{HTL}})-(\chi_{\mathrm{abs}}+E_{g,\mathrm{abs}}) \]

Ширетүүта бу теңдемеин литератүр атфы “[?]” бичиминде чөзүмленмемиш бир йер тутужу катары калмыштыр. Ошондуктан теңдеме актарылмакла бирликте реферанс валидациясы изилдөөнүн кенди метни аркылуу түзүмламамактадыр.

Шечопо 8’де тилке ажырымы йүкселдикче В_ОЖ артмыш; Ж_СЖ ве PCE азалмыштыр. Електрон илгисиндеки артыш айрыкча толтуруу факторунү йүкселтмиштир. Бөлүм метни эң жогорку PCE мааниини %19,28 катары, Е_г = 1,71 еВ ве χ = 3,65 еВ шартунда билдирмектедир. Айны бөлүмүн сонунда болсо сиңиргичнун электрон аффиндүүлүгү 3,65 еВ, тилке ажырымы 1,75 еВ катары “оптималдаштыруу едилмиш” кабул едилмиштир. Ен йүксек нокта менен сечмененн сон тилке ажырымынын ар түрдүү олмасы ачык бичимде герекчелендирилмемиштир.

Согуружу калынлыгынын еткиси недир?

Согуружу калынлыгы 0,4 µм менен 2 µм арасында дегиштирилмиштир. Калынлык арттыкча дагы фазала ышыгын согурулмасы ве дагы фазала електрон-боштук жупи үретилмеси неденийле фотовольтаикалык чыктыларын йүкселдиги билдирилген.

• В_ОЖ болжол менен 1,32 В’тан 1,36 В’а чыкмыштыр.
• Ж_СЖ болжол менен 16 мА·жм⁻² мааниинден 21,2 мА·жм⁻² мааниине йүкселмиштир.
• FF болжол менен %82’ден %86’йа чыкмыштыр.
• PCE, Шечопо 9a’да калынлыкла бирликте йүкселен бир егилим көрсөткөн.

Калын табака дагы фазала ышык согурабилир; бирок изилдөө өндүрүш ширетилген чыңалуу, кристал кусурлары, сери каршылык, материал түкетими вейа калын филмлердеки эксперименттик хоможенлик маселеларыны модельлемемиштир.

Аксептөр тыгыздыгы өндүрүмдүүлүкы насыл дегиштирмиштир?

Согуружу катмарын акцептор тыгыздыгы 10¹⁵–10²⁰ жм⁻³ аралыгында таранмыштыр. Аксептөр тыгыздыгы арттыкча В_ОЖ 1,32 В’тан 1,53 В’а йүкселмиш, Ж_СЖ болсо азалмыштыр. FF мурун дүшмүш, дагы кийин йүкселерек %91,53’е улашмыштыр.

PCE, 10¹⁵–10¹⁷ жм⁻³ аралыгында мурун азалмыш; 10¹⁸ жм⁻³ үстүндөки тыгыздыкларда айкын бичимде йүкселерек 10²⁰ жм⁻³ мааниинде болжол менен %26’йа улашмыштыр. Йазарлар, абдан йүксек кошулмалоо дүзейлеринин ташыйыжы харекети ве өндүрүш убакытжи ачжылуулукндан маселе олуштурабмененжегини де белиртмиштир.

Кусур тыгыздыгы неден критиктир?

Согуружу кемтик тыгыздыгы Н_т = 10¹⁰–10²⁰ жм⁻³ арасында дегиштирилмиштир. Шечопо 10, кемтик тыгыздыгы дүшүккен өндүрүмдүүлүкын йүксек калдыгыны; болжол менен 10¹⁵ жм⁻³ кийинсында В_ОЖ, Ж_СЖ, FF ве PCE’нин ылдамдыкла дүштүгүнү көрсөтөт. Бунун недени кусур севийелеринин ташыйыжылары йакаламасы, тузак колдогон рекомбинацияу артырмасы ве ташыйыжы диффузия узундугуну азалтмасыдыр.

Изилдөөдө 10¹⁰ жм⁻³ кемтик тыгыздыгы үчүн Ж_СЖ = 16,8 мА·жм⁻², В_ОЖ = 1,68 В, FF = %92,04 ве PCE = %26,07 маалыматлмиштир. Метин ошондой эле бу катар дүшүк кемтик тыгыздыгынун эксперименттик катары елде едилмесинин зор олдугуну кабул етмектедир.

Кусур тыгыздыгы бөлүмүнде “тузак колдогон рекомбинациядаки артышын натыйжалуулукде маанилүү бир артыша йол ачтыгы” анламына гелен бир жүмле булунмактадыр. Шечопо 10 ве бөлүмүн генел физиксел ачыкламасы болсо кемтик тыгыздыгы менен рекомбинация арттыкча натыйжалуулукин дүштүгүнү көрсөтөт. Бу жүмле, ширетүү үчүндеки маанилүү бир анлатым тутарсызлыгыдыр.

Сыжаклыгын еткиси недир?

Изилдөө температурасы 250 К менен 400 К арасында дегиштирилмиштир. Сыжаклык арттыкча В_ОЖ 1,70 В’тан 1,60 В’а, FF %92,61’ден %89,74’е ве PCE %26,53’тен %24,22’йе гермененмиштир. Ж_СЖ 16,81’ден 16,80 мА·жм⁻² дүзейине абдан кичинекей бир дегишим көрсөткөн.

Метин бу дегишими “Ж_СЖ артмыштыр” шеклинде танымламактадыр; бирок маалыматлен сайылар 16,81’ден 16,80’е кичинекей бир азалма көрсөтөт. Темел өндүрүмдүүлүк кайбы, температурала артан дойма агыммы ве рекомбинация неденийле В_ОЖ менен FF’нин азалмасына бторланмыштыр.

Гүч айландыруу натыйжалуулугу насыл хесапланмактадыр?

\[ PCE=\frac{V_{\mathrm{OC}}\times J_{\mathrm{SC}}\times FF}{P_{\mathrm{in}}} \]

В_ОЖ волт жинсинден ачык чынжыр чыңалуусуни, Ж_СЖ мА·жм⁻² жинсинден кыска туташуу ток тыгыздыгыну, FF толтуруу факторунү ве П_ин клеткайе гелен оптик гүч тыгыздыгыну көрсөтөт. FF йүзде катары маалыматлийорса теңдемеде кулланылмадан мурун 100’е бөлүнерек ондалык маание дөнүштүрүлмелидир.

Нихаи оптималдаштыруу едилмиш өндүрүмдүүлүк неден тек бир маани дегилдир?

Изилдөөнүн ар түрдүү бөлүмлеринде бирбиринден айрылан натыйжалар маалыматлмектедир:

Бу маанилер тек бир ортак параметре сетине аитмиш гиби сунуламаз. Өзетин %26,64 маании, Шечопо 12’нин %26,53 маании ве кемтик тыгыздыгы бөлүмүнүн %26,07 маании ар түрдүү оптималдаштыруу адымларыны вейа текст ичи уйумсузлуклары темсил едийор олабилир; изилдөө бунлары йетеринже ачык бичимде айырмамактадыр.

Електрон илгиси үчүн де бөлүм 4.1’де 3,65 еВ, натыйжа бөлүмүнде 3,69 еВ өнерилмектедир. Бант аралыгы үчүн эң жогорку PCE ноктасы 1,71 еВ катары ачыкланыркен ошол эле бөлүмде 1,75 еВ, натыйжата болсо 1,76 еВ’нин алты өнерилмектедир. Бу неденле изилдөө эксперименттик тасарым рехбери катары кулланылмадан мурун параметре сетинин авторлор тарафындан нетлештирилмеси герекир.

Изилдөөнүн дестекледиги натыйжалар

• Рандом Форест модельи, SCAPS-1D тарафындан үретмененн PCE маанилерини ошол эле симуляция параметре узайында йүксек тактыкла тахмин етмиштир.
• Електрон илгиси ве тилке ажырымы, колдонулган модельде эң жогорку өзгөчөлүк маанилүүлүктөрүне сахип олмуштур.
• Согуружу калынлыгынын артырылмасы, изилденген аралыкта ышык согурулмасыны ве Ж_СЖ мааниини йүкселтмиштир.
• Чок дүшүк кемтик тыгыздыгы, модельде дагы дүшүк рекомбинация ве дагы йүксек фотовольтаикалык көрсөткүчла илишкмененндирилмиштир.
• Изилдөө температурасы йүкселдикче В_ОЖ, FF ве PCE дүшмүштүр.
• SCAPS-1D менен машина үйрөнүүсүнин бирликте кулланылмасы, кең параметре тарамаларынын мурунликлендирилмесини колайлаштырабилир.

Изилдөөнүн канытламадыгы натыйжалар

• %26’нын үстүндөки натыйжалуулук эксперименттик бир күн батареясынде өлчүлмемиштир.
• Өнермененн Cs₂AgBi_0,75Sb_0,25Br₆ катмар түзүмүнын үретмененбилирлиги гөстерилмемиштир.
• Хүжренин нымдуулук, кычкылтек, ышык, температура дөнгүсү ве узак мөөнөттүү изилдөө туруктуулыгы маанилендирилмемиштир.
• Рандом Форест модельинин герчек лаборатория маалыматтарине генелленебилдиги канытланмамыштыр.
• Йүксек кошулмалоо ве 10¹⁰ жм⁻³ кемтик тыгыздыгы гиби идеал параметрелерин пратик өндүрүшде елде едмененбилдиги гөстерилмемиштир.
• Куршунсуз олманын жихазын бүтүнү үчүн отоматик катары токсиколожик вейа чевресел ачыдан тобокелдиксиз олдугу канытланмамыштыр.
• Модүл өлчеги, удаалаш байланышлар, капсулалоо, өндүрүш нарки ве саха натыйжалуулуки модельленмемиштир.

Изилдөөнүн гечмиш, бугүн ве гележек ачжылуулукндан маании

Гечмиште күн батареясы оптималдаштыруулары чогунлукла бир вейа биркач параметренин тартипйла дегиштирилмесийле йүрүтүлүркен бул изилдөө, абдан сайыда симуляция чыктжылуулукны машина үйрөнүүсүйле бирликте маанилендирен йаклашымы кулланмактадыр. Бугүнкү салымы, коргошунсуз кош перовскит тасарымларында кең параметре узайынын ханги бөлгелерине мурунлик маалыматлебмененжегини гөстермесидир.

Гележекте бу йаклашымын билимсел маани казанабилмеси үчүн симүлатөр чыктыларынын герчек материал өлчөөлөрийле калибре едилмеси, эксперименттик катары үретилмиш клеткаларле тышкы валидация түзүмлмасы, белгисиздик аралыкларынын рапорланмасы ве акыркы параметре сетиндеки челишкмененрин гидерилмеси герекир. Макине өгренмеси бурада тажрыйбаин йерине гечен бир каныт дегил, эксперименттик изилдөөйы йөнлендиребмененжек бир өн тарама аражыдыр.

Изилдөөнүн Йөнтеми ве Булгулары

Изилдөө тасарымынын текник өзети

Башлыжа модель ве маалымат чектелгенлыклары

• 3.888 кайыт SCAPS-1D симуляциясындан гелмектедир; бторымсыз эксперименттик бута маалыматси кулланылмамыштыр.
• Рандом Форест үчүн торач сайжылуулук, түйүн башына өзеллик сайжылуулук, максимум деринлик ве сечмененн акыркы хиперпараметрелер айрынтылы бичимде билдирилмемиштир.
• Хам маалымат күмеси, окутуу коду ве модель досйасы йүкленен изилдөөдө пайлашылмамыштыр.
• Метинде ЖБ абал тыгыздыгы, ВБ абал тыгыздыгы, тешик мобилдүүлүгү ве электрон мобилдүүлүгүнин чыкарылдыгы йазылмакта; хемен ардындан “үч өзеллик чыкарылды” денмектедир. Листеленен дөрт өзеллик менен билдирмененн сайы уйушмамактадыр.
• Чыкарылан айрыкчарден кийин ошол эле гириш маанилерине сахип бирок ар түрдүү буталари булунабмененжек кайытларын маалымат бөлме убакытжине насыл дторытылдыгы ачыкланмамыштыр.
• Егитим ве сыноо күмелеринин йинеленен вейа ошол эле азалтылмыш өзеллик комимаратсйонларыны ичерип ичермедиги белиртилмемиштир.
• Модел башаржылуулук йалнызжа симуляция маалымат дторылымы үчүнде маанилендирилмиш, ар түрдүү бир симүлатөр вейа эксперименттик маалыматйле тышкы валидация түзүмлмамыштыр.

Графиклерин пайдубал месажлары

• Шечопо 1: Ышыгын айнек ве ITO тарафындан гирдиги; ZnO, кош перовскит, CZTSe ве Au катмарларынын үст үсте йерлештирилдиги жихаз мимарисини көрсөтөт.
• Шечопо 2: Оптимизе едилмемиш жихазын %15,60 натыйжалуулук вердигини ве агыммын болжол менен 1,2 В кийинсында ылдамдыкла дүштүгүнү көрсөтөт.
• Шечопо 3: Вери темизлеме, модель сечме, окутуу, баалоо ве тахмин адымларындан олушан машина үйрөнүүсү иш агымшыны сунмактадыр.
• Шечопо 4: Айны маалымат күмесинден ар түрдүү чечим дарактарынын олуштурулуп тахминлеринин орталандыгы Рандом Форест мантыгыны көрсөтөт.
• Шечопо 5: Егитим ве сыноо тахминлеринин идеал догру чевресинде топландыгыны көрсөтөт. Шечопо башлыгында йанлышлыкла жихаз шемасы ифадеси колдонулган.
• Шечопо 6: Башлыгы генел бир машина үйрөнүүсү колдонмосыны ифаде етсе де гөрсел герчекте гириш параметрелеринин PCE менен корреляцияларыны көрсөтөт.
• Шечопо 7: Електрон илгиси ве тилке ажырымынын ен кең SHAP еткисине сахип олдугуну көрсөтөт.
• Шечопо 8: Бант аралыгы йүкселдикче В_ОЖ артаркен Ж_СЖ ве PCE’нин дүштүгүнү; электрон аффиндүүлүгүнин айрыкча FF үстүндө етчопои олдугуну көрсөтөт.
• Шечопо 9: Согуружу калынлыгынын артырылмасынын өндүрүмдүүлүкы йүкселттигини; акцептор тыгыздыгынун болсо В_ОЖ, Ж_СЖ ве FF үстүндө ар түрдүү йөнлерде еткмененр олуштурдугуну көрсөтөт.
• Шечопо 10: Кусур тыгыздыгы йүкселдикче бүтүн фотовольтаикалык параметрелерин, айрыкча йүксек кусур бөлгесинде, айкын бичимде дүштүгүнү көрсөтөт.
• Шечопо 11: Сыжаклык артышынын PCE, В_ОЖ ве FF’йи дүшүрдүгүнү, Ж_СЖ мааниинин болсо болжол менен сабит калдыгыны көрсөтөт.
• Шечопо 12: Оптимизе едилмиш катары сунулан егриде В_ОЖ = 1,70 В, Ж_СЖ = 16,81 мА·жм⁻², FF = %92,16 ве PCE = %26,53 маанилерини вермектедир.

Сонучларын йайыма уйгун текник йоруму

Изилдөө, машина үйрөнүүсүнин физик табанлы бир симүлатөрүн үреттиги кең маалымат күмесини өзетлемек ве мурунликли параметрелери сечмек үчүн кулланылабмененжегини көрсөтөт. Ен күчтүү натыйжа, Рандом Форест модельинин электрон аффиндүүлүгү ве тилке ажырымыны өндүрүмдүүлүк тахмининде өне чыкармасыдыр.

Буга каршы %26’нын үстүндөки натыйжалуулуклер эксперименттик башары катары сунулмамалыдыр. Бунлар идеализе едилмиш гириш параметрелери, дүшүк кемтик тыгыздыгы ве белирли интерфейс варсайымлары астында алынган SCAPS-1D натыйжаларыдыр. Изилдөөдөки акыркы параметре ве өндүрүмдүүлүк уйумсузлуклары гидерилмеден тек бир оптималдаштыруу едилмиш жихаз речетеси олуштурмак мүмкүн дегилдир.

Булак жана метод эскертүүсү

Изилдөөнүн там өзгүн ады:Мажхине Леарнинг–Басед Оптимизатион оф Пхотоволтаиж Перформанже ин Леад-Фрее Ынорганиж Перовските Солар Желлс

Йазарлар ве тартиплары: Притхижк Саха; Сангеета Сингх; Санжиб Бхаттажхарй.

Еш биринжи автор вейа еш салым билгиси: Изилдөөдө йер алмамактадыр.

Сорумлу автор: Притхижк Саха.

Курумсал шилтемелар:

1. Ележтронижс анд Жоммунижатион, Дреам Ынституте оф Тежхнологй, Колката, Wест Бенгал, Хиндистан.
2. Ележтронижс анд Жоммунижатион, Натионал Ынституте оф Тежхнологй Патна, Бихар, Хиндистан.
3. UGC-MMTTC (Пхйсижс), Университй оф Нортх Бенгал, Силигури, Wест Бенгал, Хиндистан.

DOI: 10.2139/ssrn.7201954.

Дерги: Хакемли бир журнал ады вейа кабул едилмиш журнал үйүрмү ырасталган эмес.

Йайын платформау: SSRN.

Өзгүн басмакана: Булунмамактадыр. SSRN бир препринт ве еркен изилдөө пайлашым платформаудур; хакемли билимсел журнал вейа өзгүн басмакана катары маанилендирилмемелидир.

Платформ сахиби: Елсевиер Ынж.

Йайын йылы: 2026.

Ширетүү түрү: Йары мененткен жихаз симуляциясы ве машина үйрөнүүсү модельлемеси ичерен препринт.

Хакемлик дуруму: Бул изилдөө рецензиядан өтпөгөн препринт; натыйжалары бу чектелгенлык көңүл бурууе алынарак окунмалыдыр.

Ресмî ширетүү шилтемесы:https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=7201954

Бу Түркче ачыклама йүкленен изилдөөнүн тамамы, теңдемелери, ики таблицасу ве он ики шекли инжеленерек даярдалган. Билимсел ичерик йалнызжа изилдөөдө сунулан ыкма, симуляция ве натыйжалара дайандырылмыш; дыш ширетүүлардан йени бир фотовольтаикалык табылга екленмемиштир. Дыш контрол йалнызжа DOI, платформа ве жарыялоо дурумунун догруланмасы үчүн колдонулган.

Изилдөөнүн пайдубал чектелгенлыклары; натыйжаларын эксперименттик дегил симуляцияа дайалы олмасы, модельин йалнызжа SCAPS-1D маалыматсийле егитилмеси, герчек жихазла тышкы валидация түзүмлмамасы, чийки маалымат ве кодларын сунулмамасы, Рандом Форест хиперпараметрелеринин ексик билдирилмеси, идеализе едилмиш дүшүк кусур тыгыздыкларынын кулланылмасы ве акыркы натыйжалуулук менен оптимум параметрелерде текст ичи челишкмененр булунмасыдыр.

Изилдөө герчек бир клетка өндүрүши, лаборатория өлчөөү, прототип модуль, саха сыноои, узак мөөнөттүү туруктуулук вейа коммерциялык колдонууга мүмкүнлик каныты сунмамактадыр. Билдирмененн %26 дүзейиндеки гүч дөнүшүм натыйжалуулуклери йалнызжа сандык модель чыктыларыдыр.