Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 85-99.

This thesis investigates innovative approaches to enhance the performance of photovoltaic solar cells. A novel analytical model, for calculating the recombination rates and precise photocurrent determination, is developed for planar solar cells of short carrier lifetime materials. This model, validated against simulation and experimental data, precisely predicts J-V characteristics of kesterite-based photovoltaic cells. Nanostructured designs were proposed and simulated for environmentally friendly perovskite solar cells, showing a 33% reduction in toxic lead content while improving efficiency. In the non-toxic alternative, kesterite solar cells, introducing semi-ellipsoidal nanostructures significantly improves efficiency to 17.6%.

تبحث هذه الرسالة في أساليب مبتكرة لتعزيز أداء الخلايا الشمسية الكهروضوئية. لقد تم تطوير نموذج تحليلي جديد لحساب معدلات إعادة اتحاد حاملات الشحنة وتحديد التيار الضوئي بدقة، وذلك للخلايا الشمسية المسطحة المصنوعة من مواد ذات فترة حياة قصيرة لحاملات الشحنة. يتنبأ هذا النموذج، الذي تم التحقق من صحته مقابل بيانات المحاكاة والبيانات المعملية، بدقة بخصائص الجهد والتيار للخلايا الكهروضوئية القائمة على الكسترايت.بالإضافة لذلك، تم اقتراح ومحاكاة هياكل نانومترية لخلايا بيروفسكايت الشمسية الصديقة للبيئة، مما يُظهر انخفاضًا بنسبة 33٪ في محتوى الرصاص السام مع تحسين الكفاءة. أما في خلايا الكسترايت الشمسية، وهي البديل غير السام، فيؤدي إدخال الهياكل النانومترية نصف البيضاوية إلى تحسين الكفاءة بشكل كبير إلى 17.6٪.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.