ترجمه شبیه سازی عددی سلول خورشیدیHIT بعنوان امیتر و لایه BSF

توضیحات

عنوان فارسی: شبیه سازی های عددی برای سلول های خورشیدی HIT با استفاده از سیلیکون ریز بلور (میکروکریستال) بعنوان امیتر و لایه های BSF

عنوان انگلیسی:

Numerical simulations for high efficiency HIT solar cells using microcrystalline silicon as emitter and back surface field (BSF) layers

چکیده

در مقاله حاضر تأثیر ضخامت و band gap (باند انرژی)در لایه ی امیتر از جنس میکرو کریستال سیلیکون و سیلیکون آمورف ( بی نظم ) جلوو پشت به عنوان لایه های ذاتی و ضخامت ویفر از جنس کریستال سیلکون نوع  p  بر کارایی بر روی عملکرداتصال ناهمگون(هتروجانکشن)

 TCO/µc-Si:H(n)/C-Si(p)/a-Si:H(i)/µc Si:H(p+)/Ag

با لایه ی ذاتی نازک سلول های خورشیدی  HIT همراه با دیگر احتمالات  ساختاری که از طریق کامپیوتر با استفاده از نرم افزار شبیه سازی AFORS-HET  بررسی شده است . این شبیه سازی ها اهمیت گنجایش لایه ی ذاتی نازک  a-Si:H در بهبود کارایی سلول خورشیدی با کمک رابط کاربردی غیر فعال را آشکار کرد. همچنین ریز بلور(میکرو کریستال) BSF می تواند در مقایسه با سلول خورشیدی HIT بدون لایه ای BSF  بیش از 4 % بهره را بالا ببرد .  بالاترین بهره وری پایدار برای سلول های خورشیدی لایه ی p-type مبنا (اصلی) سلول خورشیدی % 12/24 قابل مشاهده بود . بعلاوه تأثیرسودمند بافت ( تار و پود) اکسید رسانای شفاف ( TCO) در سلولهای خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت  که در آن به بااستفاده از سطح بافت دار( TCO) به  دام انداختن نور افزایش یافته است که عملکرد سلول خورشیدی را بالا میبرد.این بهینه سازی ها احتمالا کمک می کند به ساخت امیترµc- Siو BSF  بر مبنای سلول خورشیدیHIT   با بهره وری پایدار در مقایسه با احتمال کاهش بهره وری مثل موضوع ساختار a-Si:H بر مبنای سلول  خورشیدی HIT که بسیار مورد مطالعه قرار گرفته شده است .

کلمات کلیدی:سلول خورشیدی  HIT ،فتوولتاییک ،میکروکریستال سیلیکون ، بافتدار

مقدمه

انرژی خورشیدی یکی از بهترین منابع انرژی تجدیدپذیر با حداقل خطرات زیست محیطی است . در سال 2000 تا 2013 نصب و راه اندازی پانل های خورشیدی 48% رشد کرده است . فناوری ناهمگون سیلیکون ( هتروجانکشن ) یک نوید نامزدی در زمینه فتوولتاییک است که اجازه می دهد بهره سلولهای خورشیدی در مقیاس صنعتی به بالای 22% برسد . تا آن تاریخ تکنولوژی تجاری آن توسط Sanyo Ltd  توسعه یافته است .   هر ویفر تک بلوری (c-Si )n-type   با رکورد ( ثبت) بهره وری %7/24 . اگر چه ویفر نوع n معمولا در سلول های خورشیدی تجاری HIT   استفاده می شود . اما باتوجه به هزینه ی پایین تر مواد و محبوبیت در صنعت فتوولتاییک استفاده میشود ویفر زیرلایه c-Si نوع p مورد توجه بیشتر محققان است . سلولهای خورشیدی بدلیل بهره وری بالا و جایگزین کم هزینه سیلیکون بلورین (c-Si )  جذاب می باشند . همچنین گرفتار کردن دمای پایین ( c 300 ) گواهی تکنولوژی از سیلیکون غیر منظم و منظم می باشد . برای افزایش بهره وری تفاوت ساختارهای (c-Si ) در ویفر نوع p بر پایه ی سلول های خورشیدی HIT دورو بررسی شده است . حتی با وجود  اینکه سلول های خورسیدی سیلیکون هتروجانکشن با راندمان بالا را از طریق سطح غیر فعال عالی نشان داده اند ، اما افزایش این سؤال که پایداری دراز مدت باعث مشاهده ی کنترل بهره وری سلول های خورشیدی a-Si می شود . بعلاوه ( از این رو ) برای رقابت با سلولهای خورشیدی (c-Si )ایجاد شده اند و لازم است برای کاهش اثر تخریب نور ناشی که معمولا در سلول های خورشیدی بر مبنای a-Si مشاهده می شود. بنابراین برای غلبه بر این ضعف ، a-Si:H می توان جایگزین شود توسط میکروکریستال هیدروژن دار(µc-Si:H) که بیشتر به پایداری تحت نور روشن سازی در مقایسه با ماده a-Si:Hتوجه کرده است . علاوه بر این ، سد برای اکثریت بار در باند ظرفیت کاهش قابل ملاحظه ای ( که باید برای سیلیکون آمورف تونل شود ) با توجه به ظرفیت بالای دوپینگ درµc-Si:H  داشته است. از این رو در این تحقیق میکروکریستال لایه ی p بعنوان پشت سطح زمینه  انتخاب می شوند . سیلیکون های ذاتی آمورف (بی نظم ) هیدروژن دار به عنوان مواد غیر فعال سطح با توجه به دامنه ی کاربرد طولانی خود بر روی زیر لایه ی سیلیکون کریستالی استفاده شده است . دلایل مهم دیگر برای گرفتن لایه های جلو و عقب از  a-Si:Hعبارتند از  :

1)باند هدایت بالا خم برای یک لایه ی درونی بافر از a-Si:H

 2) رابط تراکم کم نقص که به سطح غیر فعال بهتر کمک می کند .

در پژوهش حاضر عملکرد  سلول های خورشیدی HJ و HIT   از نرم افزار AFORS-HET  بعنوان ابزار شبیه سازی عددی بکار گرفته شده است .

برای بهینه ساختن باند انرژی و ضخامت ها از لایه های گوناگون شامل TCO/µc-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/µc-Si:H(p+)/Ag   در ساختار سلول خورشیدی استفاده شده است .

2- سلول خورشیدی HIT  وHJ

   سلول خورشیدی اتصال ناهمگون  (HJ) نوید دهنده ی عرضه ی پتانسیل در سلول خورشیدی c-Si  مرسوم مبتنی بر ویژگی های پایداری مانند  قیمت ساخت پایین ،پایداری حرارتی بهتر،  عملکرد الکتریکی بالاتر وغیره میباشد . در کار حاضر ما چهار ساختار مختلف از سلول های خورشیدی HIT  و HJ   را امتحان کرده ایم که در شکل 1(a-b)  نمایش داده شده است.ساختار اتصال بین یک لایه ی ناخالص شده ی µc-Si:H  که در روی لایه ی c-Si تزریق شده است ناهمگون میباشد.سلول خورشیدی سیلیکون HIT  شامل اتصال ناهمگونµc-Si/c-Si  در میان a-Si:H  ذاتی برای کیفیت بالای غیر فعال میباشد.  HJBSF  و HITBSF  از مناطق بسیار دوپ شده درپشت سطح از سلول های خورشیدی با انگیزه ی  دور نگه داشتن حامل اقلیت از ترکیب مجدد در پشت اتصال .باند هدایت آفست باید تا جاییکه ممکن است بالا و نوار وضیعیت آفست باید تا آنجایی که ممکن است برای پشت سطح زمینه کم باشد. بنابراین لایه ی µc-Si:H(p+)  ممکن است بهنرین لایه ی BSF برای سلول های خورشیدیHIT  باشد.وقتی دو نیمه رسانا با باند انرژی مختلف در تماس هم قرار میگیرند باند آفست را میتوان در رابطه با آن ها مشاهده کرد. این به این دلیل است که سطح فرمی دو مواد نیم رسانا از طریق انتقال الکترون ازسطح فرمی بالاتربه پایین ایجاد میشود . معنای رایج باند آفست اختلاف انرژی بین باندها ( CB  یاVB ) از مواد مختلف وقتی که باتوجه به ساختار ناهمگون است.باند هدایت آفست رخ داده است برای فیلم های a-Si:H  و µ-Si:H(i)  (رشد با استفاده از جا نشانی پلاسما افزایش یافته بخار رسوب شیمیاییPECVD) )) به ترتیب حدود 15/0 الکترون ولت و 05/0 الکترون ولت بود . باتوجه به باند هدایت بالاتر آفست در a-Si:H(i) حامل های  اقلیت از لایه نوع p در چاه پتانسیل به دام می افتند  این نتایج در V_oc  بالاتر بنابراین بهره وری بهبود یافته است.از سوی دیگر باند پایین تر آفست و چگالی بالا نقص µc-Si:H(i)  نتایج در V_oc پایین تر و رابط غیر فعال ضعیف ، از این رو بهره وری دستگاه رو به وخامت است .بنابراین لایه های a-Si:H(i) بعنوان مواد رابط غیر فعال استفاده شده اند.برای شبیه سازی، امیتر و لایه ی BSF از میکرو سیلیکون همراه با Si:H جلو و لایه ی ذاتی پشت که به منظور سرکوب حامل ها در ترکیب مجدد µc-Si:H  و سطح غیر همگون c-Si.همچنین بافتی از اکسید رسانای شاف (TCO) یافت شد که ثابت کرد یک فاکتور کلیدی است که بر کل بازده ی سلول ها ی خورشیدی تاثیر دارد.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا اقدام به خرید فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.