دانلود مقاله ترجمه شده ساخت سلول های خورشیدی دو و سه پیوندی با سلول فوقانی اکسید سیلیکون بی شکل هیدروژن دار (a-SiOx:H)

چکیده

در این مطالعه، ما پتانسیل ذاتی a-SiO_x:H ، با گاف نواری در حدود 2.07 الکترون ولت را به عنوان ماده جاذب در سلول­ های خورشیدی سیلیکونی لایه نازک بررسی می­ کنیم. ما دریافتیم که سلول­ های تک پیوندی a-SiO_x:H که ضخامت لایه i شان برابر با 100 تا 200 نانومتر است، می­ توانند به ترتیب V_oc و FF برابر با 1.04 ولت و 0.74 داشته باشند. با این وجود، زمانی که ضخامت لایه i را بیش از آن افزایش می ­دهیم تا Jsc بالاتری بدست آوریم، حاصلضرب V_oc×FF بسیار کاهش می ­یابد و کارایی تبدیل تا حدود 7.2% کاهش می ­یابد. اگرچه کارایی دستگاه تک پیوندی محدود می­ شود، اما حاصلضرب V_oc×FF بزرگ سبب می ­شود که این دستگاه به عنوان زیرسلول اول در دستگاه­ های چند پیوندی، موردتوجه باشد. برای بررسی این امر ،ابتدا سلول­ های خورشیدی دو پیوندی (2j) ساخته شدند که زیرسلول دوم آنها a-Si:H (گاف نواری در حدود 1.7 الکترون­ ولت) یا nc-Si:H (گاف نواری در حدود 1.1 الکترون­ ولت) بود و به ترتیب کارایی­ های 10.25% و 10.92% حاصل شد. اگرچه این کارایی­ ها مناسب هستند، هر دو سلول دوپیوندی توسط زیرسلول اولa-SiO_x:H محدود می­ شوند و تا کنون مزیتی بر سلول a-Si:H/nc-Si:H مرسوم نداشته ­اند. در مرحله دوم، ما دو نوع سلول خورشیدی سه پیوندی (3J) ساختیم که شامل سلول­ های خورشیدی دوپیوندی بالا به علاوه زیرسلول سوم nc-Si:H در انتها بودند. در هر دو سلول خورشیدی سه ­پیوندی، عدم انطباق جریان را می­ توان با یک زیرسلول اول a-SiO_x:H نسبتاً باریک (در حدود 100 نانومتر) کاهش داد به گونه­ ای که بتوان به طور کامل از حاصلضرب Voc×FF بالای آن بهره گرفت. کارایی اولیه بزرگ 12.58% برای سلول خورشیدی a-SiO_x:H/a-Si:H/nc-Si:H بدست آمد (V_oc:2.37V, Jsc:7.27mA/cm² و FF:0.73). این کارایی با کارایی انواع سلول­ های خورشیدی سه­ پیوندی دیگر قابل مقایسه است و نشان می­ دهد که a-SiO_x:H، مسیر جدیدی برای ساخت سلول­ های خورشیدی سیلیکونی لایه نازک سه­ پیوندی با کارایی بالا می­ گشاید.

1-مقدمه

سلول­ های خورشیدی سیلیکونی لایه نازک با ساختار چند پیوندی می­ توانند به صورت موثر از نور خورشید بهره گیرند. این سلول­ های خورشیدی چند پیوندی، متشکل از چندین زیرسلول هستند که هر کدام یک لایه جاذب با گاف انرژی نواری (E_g) متفاوت دارند. دو شکل از سیلیکون لایه نازک معمولاً مورد استفاده قرار می ­گیرند: سیلیکون نانوبلوری هیدروژن­ دار (nc-Si:H) و سیلیکون بی­ شکل (a-Si:H) به ترتیب با گاف­ های نواری 1.1 الکترون ­ولت و 1.8 الکترون­ ولت...