توسعه فناوری سلول‌های خورشیدی کم هزینه با کارایی بالا با استفاده از نانوساختارهای پلاسمونیک

نویسندگان

1 استادیار گروه گروه فیزیک، واحد نراق، دانشگاه آزاد اسلامی، نراق، ایران

doi
چکیده

سلول‌های خورشیدی چند پیوندی مرکب III-V عملکرد راندمان فوق العاده بالایی را در طرح هایی که می توان از سلول‌های فرعی با کیفیت مواد بالا و راندمان کوانتومی داخلی بالا استفاده کرد، امکان پذیر می‌کند. با این حال، توالی فاصله باند سلول چند پیوندی بهینه را نمی‌توان با استفاده از مواد نیمه‌هادی ترکیبی منطبق با شبکه به دست آورد. بیشتر رویکردهای فعلی طراحی سلول خورشیدی نیمه هادی مرکب بر روی طرح‌های همسان شبکه یا رشد دگرگونی متمرکز هستند، که ناگزیر منجر به انعطاف پذیری طراحی کمتر یا کیفیت مواد کمتر از حد مطلوب می شود. یک رویکرد جایگزین، به کارگیری اتصالات پیوندی مستقیم بین زیرسلول‌های یک سلول چند پیوندی است که با محدود کردن شبکه، نقص مورد نیاز برای تطبیق عدم تطابق شبکه به رابط‌های اتصال تونلی، مناطق فعال عاری از جابجایی را قادر می‌سازد. برای یک سلول خورشیدی چند اتصالی متصل به هم مستقیم، یک سلول یکپارچه GaAs/InGaAs با یک اتصال تونلی n+GaAs/n+InP بدون فلز با تماس اهمی بسیار رسانا مناسب برای کاربردهای سلول خورشیدی است که بر عدم تطابق شبکه 4% غلبه می کند. طیف کارایی کوانتومی برای سلول پیوندی کاملاً مشابه با هر یک از زیرسلول‌های GaAs و InGaAs بدون پیوند بود. ولتاژ مدار باز سلول دو پیوندی باند برابر با مجموع ولتاژهای مدار باز سلول فرعی غیرپیوندی بود، که نشان می‌دهد فرآیند پیوند کیفیت مواد سلول را کاهش نمی‌دهد زیرا هر گونه نقص کریستالی ایجاد شده که به عنوان مراکز نوترکیبی عمل می‌کند، باعث کاهش ولتاژ می‌شود. همچنین، رابط پیوندی نرخ نوترکیبی حامل قابل توجهی برای کاهش ولتاژ مدار باز ندارد.