طراحي و ساخت سلول خورشيدي مبتني بر CZTS به منظور افزايش جذب و بازدهي تبديل

كارشناسي ارشد

چكيده به¬منظور توليد ماده لايه جاذب در سلول¬هاي خورشيدي لايه¬نازك، لايه‌هاي نازك سولفيد مس-روي-قلع Cu2ZnSnS4 (CZTS) از يك محلول چهارجزئي سل-ژل به كمك يك روش ساده، ارزان و سازگار با محيط زيست، و با بكارگيري مستقيم آن بر روي يك زيرلايه شيشه¬اي در مراحل چندگانه به كمك لايه‌نشاني چرخشي رشد داده شد. پس از آن، لايه¬هاي ايجاد شده در يك آون خشك¬كننده تحت اتمسفر هواي گردشي بدون بخار گوگرد فرآوري حرارتي شدند. نتايج پيك‌هاي پراش پرتو ايكس حاصل شده مطابق با الگوي پراش اشعه ايكس تركيبCZTS (JCPDS 26-0575) بود، كه اين موضوع نشان دهنده ساختار كستريت لايه¬هاي ايجاد شده مي‌باشد. انرژي شكاف باند نوري لايه‌هاي رشد يافته برابر 50/1 الكترون¬ولت بود، كه با مقادير بدست آمده از منابع و تحقيقات قبلي مطابقت خوبي داشت. در تصاوير مورفولوژي از SEM، لايه¬هاي متراكم از ذرات CZTS با ضخامت μm 5/5 مشاهده شد. همچنين منحني بدست آمده از ضرايب جذب لايه¬ نازك CZTS در طول¬موج¬هاي 200 تا 1100 نانومتر نشان از جذب بالاي آن در طيف مرئي و UVA دارد. لذا نشان داده ¬شده ¬است كه لايه¬هاي نازك CZTS را مي¬توان از طريق يك فرايند تك مرحله¬اي سل-ژل در دماي حرارت¬دهي نسبتا كم و عدم نياز به خلاء و سولفوريزاسيون سمي بدست آورد. در ادامه، شبيه سازي ساختار سلول‌هاي خورشيدي CZTSSe/CdS/i-ZnO/ZnO:Al بر اساس لايه‌هاي جاذب CZTS، با استفاده از شبيه¬ساز يك¬بعدي SCAPS-1D ارائه شده است. ولتاژ مدار باز (VOC)، چگالي جريان اتصال كوتاه (Jsc)، ضريب پري (FF) و بازدهي (η) ساختار به عنوان توابعي از شكاف باند و ضخامت لايه CZTS مورد تحليل قرار گرفته است. اگر ضخامت لايه‌هاي CZTS برابر با μm90/2 باشد بهترين كارايي سلول خورشيدي حاصل مي¬شود بطوريكه در اين شرايط %22/11=η، mV780=VOC، 2mA.cm91/20=JSC و %8/68=FF بدست مي¬آيد. واژه‌هاي كليدي: Cu2ZnSnS4، لايه جاذب، سلول خورشيدي لايه نازك، فرآيند سل-ژل

193187

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك - سيستم هاي الكترونيك ديجيتال

دكتر شهرام محمد نژاد