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

نویسندگان

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

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

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

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

doi
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.