طراحي، شبيه سازي و بهينه سازي سلول هاي خورشيدي CIGS با ساختاري نوين به منظور بهبود پارامترهاي الكتريكي و نوري

كارشناسي ارشد

مواد چالكوجنايد يكي از لايه هاي جاذب سلول¬هاي خورشيدي لايه نازك هستند. اين مواد تركيبي از عناصر مس، اينديوم، گاليوم و سلنيوم بوده و شكاف انرژي در محدوده بهينه براي سلول¬هاي خورشيدي تك پيوندي را دارا هستند. در اين پايان نامه به طراحي و تحليل ساختارهاي نوين با هدف بهبود پارامترهاي فتوولتائيك سلول خورشيدي CIGS پرداخته شده است. ساختارهاي نوين پيشنهادي به نحوي است كه منجر به بهبود هم زمان بازدهي، ولتاژ مدار باز و چگالي جريان اتصال كوتاه شده است. استفاده از لايه هاي بافر جايگزين CdS، افزودن لايه هاي نازك مياني SnSe و BaSi2 بين لايه CIGS/Mo، استفاده از لايه هاي جاذب دوتايي و درجه بندي شكاف انرژي لايه جاذب از جمله ساختارهاي پيشنهادي است كه مورد تحليل و شبيه سازي قرار گرفته است. شبيه سازي ها نشان داد براي دستيابي به بازدهي بالاي 23 درصد مي¬توان از تركيبات ZnS، SnS2، ZTO، In2S3 به عنوان لايه بافر استفاده كرد. با افزودن لايه هاي نازك مياني BaSi2 ، SnSe بين لايه CIGS/Mo، كاهش قابل توجهي در تلفات بازتركيب (كمتر از mA/cm25) به دست آمد. با استفاده از لايه¬هاي فوق و پس از بهبود ساختار به صورت پيوند p+pn، به ترتيب بازدهي 27/74% ،27/88% و 28/24% حاصل شد. همچنين كاهش بازتركيب حامل¬هاي اقليت در اتصال پشتي در ساختارهاي پيشنهادي منجر به افزايش ولتاژ مدار باز به ترتيب معادل mV830، mV 835 و mV887 شد. در ادامه با كمك درجه¬بندي شكاف انرژي لايه جاذب كه موجب افزايش جذب فوتون مي¬شود¬، بازدهي 38/86% حاصل شد.

204286

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق-افزاره هاي ميكرو و نانو الكترونيك

دكتر شهرام محمد نژاد