شبیه سازی و بررسی سلول خورشیدی کادمیوم تلوراید و بهبود عملکرد آن با ایجاد یک میدان الکتریکی در سطح پسین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه الکترونیک، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 گروه الکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان

چکیده

در این مقاله سلول‌ خورشیدی کادمیوم تلوراید CdTe)) با استفاده از نرم‌افزار SCAPS مورد شبیه‌‌سازی‌ و بررسی قرار گرفته است و روشی برای بهبود بازده این نوع سلول خورشیدی ارائه شده است. ساختار پایه سلول خورشیدی کادمیوم تلوراید شامل لایه‌های Ni، CdTe، CdS و n-ZnO-Al است. با تابش نور خورشید به محل اتصال CdTe/CdS الکترون‌های این ناحیه برانگیخته شده و قبل از اینکه این الکترون‌ها با حفره‌ها بازترکیب شوند تحت تاثیر میدان الکتریکی حاصل از اتصال CdTe/CdS در خلاف جهت میدان حرکت کرده و موجب ایجاد جریان در سلول می‌شوند. این فرآیند در حالی صورت می‌گیرد که در انتهای سلول به دلیل ضعیف بودن این میدان الکترون‌های برانگیخته شده با حفره‌ها بازترکیب می‌شوند. در روش پیشنهاد شده، با اضافه کردن یک لایه قلع سولفاید به ضخامتμm 4/0 به لایه جاذب (CdTe)، یک میدان الکتریکی پشتی کمکی در جهت میدان اصلی ایجاد می‌شود که این میدان باعث کاهش بازترکیب حامل‌های تولید شده در طول موج‌های بلند در انتهای سلول شده و منجر به بهبود و افزایش بازدهی سلول نسبت به ساختار پایه سلول خورشیدی کادمیوم تلوراید از مقادیر اولیه بازده کوانتمی %09/19=η، ضریب پرشدگی %14/85=FF، جریان اتصال کوتاه mA/cm2 25.7=Jsc ، و ولتاژ مدار باز V 0.87=Voc به ترتیب به مقادیر %98/22، %99/85، mA/Cm2 51/32 و V 82/0 می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

simulation and investigation of cadmium telluride solar cell and improving its performance by creating an electric field at the back surface

نویسندگان [English]

  • mohammad danaie 1
  • Abdollah Abbasi 2
  • Mohammad Bavir 3
  • Mohsen Vahdani 2
1 Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Semnan, Semnan, Iran
2 Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Semnan, Semnan, Iran
3 Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Semnan, Semnan, Iran
چکیده [English]

In this paper, the performance of Cadmium Telluride (CdTe) solar cells, which are second generation or thin film solar cells, has been simulated using SCAPS software. The purpose of this paper is to improve the efficiency of the CdTe solar cell. The primary structure of the solar cell consists of Ni, CdTe, CdS, and n-ZnO-Al layers. Therefore, adding a thin layer of tin (SnS) of 0.4 μm to the absorbing layer (CdTe) leads to the creation of a backscattering or an auxiliary electrical field in the direction of the main field, between the adsorbent layer and the buffer layer (CdS). Therefore, adding the layer reduces the recombination of carriers at longer wavelengths by the auxiliary field, and leads to an improvement in the primary structure of the cadmium-telluride solar cell from the values of η=19.09 %, FF= 85.14%, JCS= 25.77 mA/cm2, VOC = 0.87 V to η=22.98 %, FF= 85.99%, JCS= 32.51 mA/Cm2, VOC = 0.82 V.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solar cell
  • Absorbent layer
  • Buffer
  • Back surface electric field
  • Bandgap

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 22 اسفند 1397
  • تاریخ بازنگری: 12 خرداد 1399
  • تاریخ پذیرش: 16 شهریور 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 01 مهر 1399

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار