توضیحات
عنوان فارسی: سلول های خورشیدی سیلیکونی پربازده با لایه نازک میکرو کریستالی
عنوان انگلیسی:
Simulation of high efficiency silicon solar cells with a hetero-junction microcrystalline intrinsic thin layer
چکیده
سلول های خورشیدی با استفاده از فناوری سیلیکون مدل سازی و ساخته میشوند و در گذشته به کارایی 19 درصد دست یافتند. در راستای تلاش جهت افزایش کارایی و کاهش هزینه و توازن در شبکه به فیلم های نازک سیلیکونی میرسیم که در حال بررسی قرار میگیرند. در این تحقیق، یک سلول خورشیدی ناهمگون با یک لایه نازک(HIT) بر روی یک ماده نوع P شبیه سازی میشود که میتوان آن را از طریق فرآیند ساخت سیلیکون استاندارد تولید نمود. تاثیر پارامترهای مختلف مثل دما، میدان سطح پشتی، ضخامت لایه های مختلف، غلظت ناخالصی های مختلف برای لایه های نوع p و n، ZnOو ITO به عنوان اکسیدهای رسانا و شفاف با نقشه و شکلی به صورت سطح بافت دار و چگالی نقص ها در محل اتصال( ) بر روی کارایی مورد بررسی قرار میگیرد. برای شبیه سازی ساختار ناهمگون از نرم افزار AFORS-HET استفاده شده است. نتایج نشان میدهند که برای بهینه سازی پارامترهای مختلف فیلم های نازک ناهمگون با استفاده از سطوحی با ساختار نانو میتوان به یک کارایی بالا و بیشتر از 25 درصد برای سلول های خورشیدی سیلیکونی HIT دست یافت و در نهایت پارامترهای طراحی بهینه سلول های خورشیدی سیلیکونی HIT برای ساخت پیشنهاد میشوند.
کلمات کلیدی: سلول خورشیدی سیلیکونی،شبیه سازی عددی،فیلم نازک، پیوند ناهمگون.
1- مقدمه
سلول های خورشیدی(HIT) لایه نازک ناهمگون توسط Sanyo Ltd گسترش یافت. در سال 1994، ساخت سلول های خورشیدی با کارایی بالا و هزینه کم را پیشنهاد داد که میتوانست با سلول های خورشیدی سیلیکونی کریستال که میتوانست با سلول های خورشیدی سیلیکونی کریستال با اتصال p-n قابل مقایسه باشد. ساخت سلول های خورشیدی HIT نسبتا ساده است و مهمتر اینکه به مراحل دمایی بالا احتیاج ندارد، ویفرهای سیلیکونی درجه پایینتر و نازکتر به طور معمول با ویفرهایی که در دماهای بالا مطیع هستند دست به گریبان اند. میدان سطح پشتی(BSF) می تواند در این فرآیند کم دما( ) استفاده شود این ویژگی میتواند منتج به ذخیره هزینهی اضافی گردد. سلولهای خورشیدی HIT، سیلیکون بینظم فوق نازک بر روی لایههای جاذب سیلیکونی کریستال را نیز شامل میشوند.اتصال ناهمگون a-Si:H/c-Si به لحاظ عملکردی دارای اهمیتاند زیرا ویژگیهای اتصال، کارایی سلول خورشیدی را تعیین میکند. در این بررسی، یک لایه سیلیکونی نازک میان اتصال به غیر از a-Si:H/c-Si فرض میشود تا از بازترکیب حامل ها در محل اتصال جلوگیری کند. همچنین رسوب هیدروژن به عنوان یک پارامتر مهم قلمداد میشود تا کیفیت فیلم و شکل فاز را کنترل کند، هرچند در طراحی اصلی Sanyo، از یک ماده نوع n به عنوان جاذب برای سلول خورشیدی HIT استفاده شد ولی تحقیقات اخیر بر روی گسترش و پیشرفت سلولهای خوشیدی HIT بر روی ماده نوع p متمرکز شده اند زیرا در صنعت فتوولتاییم از محبوبیت خوبی برخوردار است.Al-BSF نیز معمولا به دلیل فرآیند ساخت آسان آن به کار برده میشود، هرچند پردازش در دمای بالا( ) میتواند باعث تنزل ویفرهای Si درجه پایین شود. استفاده از a-Si:H( جهت خلق BSF برای c-Si نوع p یک راه پیشنهادی است که میتواند در دماهای پایین( )دنگه داشته شود. سلولهای خورشیدی ناهمگون سیلیکونی کریستالی کارآمد، از ویفرهای نوع p با دولایه شفاف متفاوت اکسید رسانا مانند اکسید روی و اکسید قلع-ایندیم پوشانده شده و صفحات مسطح و دما بر اساس عملکرد سلولهای خورشیدی است. سرانجام، پارامترهای بهینه را یافتیم. نرم افزار AFORS-HET (برای شبیه سازی ساختارهایی از نوع متفاوت به صورت خودکار عمل میکند) به عنوان ابزار شبیه سازی عددی به کار برده شده است. مراجع بسیاری صحت و اعتبار این برنامه را مورد تایید قرار دادهاند.
2- مدل سازی
AFORS-HET به عنوان یک ابزار سودمند و مناسب، جهت مطالعه نقش پارامترهای متفاوت بر روی عملکرد سلولهای خورشیدی HIT مورد تایید قرار گرفته است. همان گونه که در شکل(1) نشان داده شده، TCO/a-Si:H(n)/ /c-Si(p)/a-Si:H( به عنوان ساختار اصلی در شبیه سازی سلول خورشیدی است. نقایص اکسیژن درc-Si طوری انتخاب شده تا در بالای نوار ظرفیت شناسایی شود.
برای چگالی حالتهای مکانی مشخص شده در شکاف انرژی سیلیکون بینظم فرض میشود که هم حالت گیرنده و هم حالت دهنده به وسیله ی
دنباله های نمایی باند(Urbach tails) و حالت شکاف میانی گاوسی(مرتبط با نوارهای آویزان سیلیکون) مدلسازی میشود. حالت توزیع نقص برای لایههای متفاوت مانند a-Si و و a-Si( در شکل(2) به تصویر در آمده است. بعضی از پارامترهای شبیه سازی مانند لایههای a-Si:H و مقادیر پیش فرض در نرم افزار AFORS-HET هستند که در جدول(1) آمده است. شکل(3)، سطح بافت جلویی TCO را از دید نموداری نشان میدهد. با توجه به ویژگیهای ولتاژ حاضر، طیف خورشید جهانی از با چگالی توان مورد بررسی قرار گرفت.
دمای افزاره فرض شد و برای جلوگیری از احتمال تماس، در جلو و عقب اتصالات از نوار مسطح استفاده شده است. انعکاس نور در اتصالات جلو و عقب به ترتیب 1 . 0.1 بوده است.
3- نتایج و بررسی
بهینه سازی لایه امیتر
مشاهده شد هنگامی که ضخامت کاهش مییابد جریان بالا میرود. ضخامتهای تکراری با مقادیر کمتر از باعث ایجاد مشکل در عمل تولید میشود بنابراین از ضخامت واقعی است با استفاده از این ضخامت، بهترین کارایی از سلول خورشیدی حاصل میشود. طبق گفته منبع[18]، ضخامت لایه a-Si:H که به عنوان امیتر عمل میکند در محدوده به عنوان مقدار بهینه است. این مطلب ثابت میکند که نتایج شبیه سازی با یافته های تجربی مرتبط است همانگونه که در شکل(4) الف دیده میشود امکان بهینه سازی ساختار سلول خورشیدی جهت دستیابی به بالاترین کارایی وجود دارد. ما به کارایی در سطح بیشتر از 20 درصد دست یافتیم.
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا اقدام به خرید فرمایید.
- پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.