دانلود مقاله ترجمه شده شبیه‌سازی عددی سلول‌های خورشیدی فیلم نازک متوالی و منفرد CGS/CIGS با استفاده از نرم‌افزار Silvaco-Atlas

چکیده

در این تحقیق، شبیه‌سازی‌های عددی سلول‌های خورشیدی تک پیوندی و دو پیوندی مبتنی بر مشخصه‌های الکتریکی سلنیم گالیوم مس (CGS) و سلنیم گالیوم ایندیوم مس (CIGS) با استفاده از یک ابزار شبیه‌سازی دو بعدی به صورت فیزیکی تحت عنوان نرم‌افزاری Silvaco-Atlas انجام گرفته است. مشخصه‌های J-V و بازده کوانتومی خارجی EQE تحت روشنایی AM1.5 شبیه‌سازی شده است. در این مطالعه، که در آن سلول خورشیدی CGS ی منفرد به عنوان سلول بالایی و سلول خورشیدی CIGS ی منفرد نیز به عنوان سلول پایینی در ترکیب متوالی به کار رفته‌اند، بازدهی تبدیل سیستم به ترتیب 18.92% و 20.32% به دست آمده است. نتایج شبیه‌سازی ما در مورد سلول خورشیدی CIGS مطابقت خوبی با بازدهی ثبت شده به صورت عملی دارد. پارامترهای شبیه‌سازی سیستم فتوولتائیک در مورد سلول متوالی CGS/CIGS عبارت‌اند از: چگالی جریان اتصال کوتاه J_SC برابر 16.35 mA/cm², ولتاژ مدار باز V_OC برابر 1.8 V و فاکتور انباشتگی FF نیز برابر 85.09% و بازدهی تبدیل η برابر 25.11% می‌باشد. در سلول خورشیدی متوالی CGS/CIGS، بهبود قابل‌توجهی در بازدهی تبدیل به میزان 25.11% مشاهده شده است. بررسی کلی در مورد سلول‌های خورشیدی سلنیوم گالیوم ایندیوم مس، راه‌کارهای بالقوه‌ای را ارائه می‌دهد که می‌تواند به ساخت سلول‌های خورشیدی متوالی و واحد CGS/CIGS با بازدهی تبدیل بالا بیانجامد.

1-مقدمه

این سلول‌های خورشیدی فیلم نازک دارای پتانسیل بالایی برای کاربردهای فتوولتائیک زمینی در مقیاس بزرگ و هزینه کم هستند. برخی از مواد نیمه‌هادی شامل پلی کریستال CdTe، DIGS و سیلیکون ناهمگن (a-Si) برای سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک فیلم نازک به کار می‌روند. پلی کریستال فیلم نازک سلنیوم، گالیوم، ایندیوم مس (CIGS) عضوی از گروه I–III–VI2 ی نیمه‌هادی‌های معدنی مس هستند و بازدهی تبدیل بالایی را در مقایسه با سایر سلول‌های خورشیدی فیلم نازک معدنی مس نظیر CdTe و فیلم نازک Si ی ناهمگن از خود نشان می‌دهند. ماده CIGS یک نیمه‌هادی باند هوایی مناسب با ضریب جذب نوری بالا در طیف مرئی نور خورشید می‌باشد، ضریب جذب فیلم‌های CIGS در طیف مرئی 100 مرتبه بزرگ‌تر از ماده سیلیکون است. علاوه بر این، سلول‌های خورشیدی فیلم نازک CIGS دارای باند هوایی قابل تنظیم، پایداری فوق‌العاده در محیط بیرون، شدت تابش بالا بوده و نیز توان مشخصی را حداکثر تا 919 W/Kg که بیشترین مقدار در بین سلول‌های خورشیدی فعلی است، می‌باشند...