بخشی از مقاله

چکیده

یکی از عوامل اصلی محدودیت عملکرد سلولهاي CdTe، اثر منفی بازترکیب حاملها در اتصال پشتی میباشد. در این مقاله براي کاهش این اثر، یک لایه بازتاب دهنده الکترون به اتصال پشتی سلول اضافه میشود و تأثیر این لایه بر عملکرد سلول به روش مدلسازي عددي بررسی میگردد. با در نظر گرفتن مقدار سد شاتکی نزدیک به مقدار واقعی ، بازده سلول %18 بهدست میآید. بازده سلول بدون وجود این لایه حدود %16/19 است.

کلید واژه: سلول خورشیدي، کادمیم تلوراید، لایه بازتاب دهنده الکترون، بازده

مقدمه
از میان مواد مختلفی که به عنوان لایه جاذب در سلولهاي خورشیدي لایه نازك مورد استفاده قرار میگیرند، کادمیوم تلوراید یکی از مناسبترین آنها میباشد، زیرا داراي باندگاف مستقیم نزدیک به مقدار بهینه براي سلولهاي خورشیدي میباشد و همچنین داراي ثابت جذب بالایی است. بیشترین بازده تبدیل توان در نمونههاي واقعی سلولهاي CdTe ، ۶.١٩% است [1]، که همچنان ١٠% کمتر از بازده تئوري آنها میباشد .[2] یکی از عوامل اصلی تلفات حاملها در این دسته از سلولهاي خورشیدي بازترکیب در اتصال پشتی است. افزودن لایههاي بازتاب دهنده الکترون [3-5] روشی براي کاهش این اثر منفی میباشد.

ساختارقطعه

ساختار اولیه سلول CdTe مورد استفاده براي شبیهسازي در شکل 1 نشان داده شده است .[6] در این ساختار نیمرساناي CdTe با این مقاله به شرط در دسترس بودن در وبگاه www.psi.ir/?physics96 معتبر است.
چگالی ناخالصی 7 1016 cm 3  بهعنوان نیمرساناي نوع p و لایه جاذب سلول میباشد. که در کنار لایه بافر CdS با چگالی ناخالصی 11018 cm 3 ، یک پیوند نامتجانس p-n را تشکیل می-دهند. یک لایه Tco - اکسید رساناي شفاف - ، به عنوان لایه پنجره-اي بر روي لایه بافر قرار میگیرد. در این مقاله از لایه نازك اکسید روي ZnO با چگالی ناخالصی 11018 cm 3 به عنوان لایه پنجرهاي استفاده شده است.

شکل :1 ساختار سلول پایه [6]

مدلسازي سلول

براي شبیهسازي ساختار مورد نظر از نرمافزار Silvaco استفاده شده است .[7] شبیهسازي عددي این ساختار براساس حل عددي معادله پواسون و معادلات پیوستگی الکترون و حفره به عنوان تابعی از مکان انجام شده است. مدلهایی که در شبیهسازي لحاظ شدهاند عبارتند از بازترکیب شالکی- رید- هال و بازترکیب اوژه. دماي سلول برابر مقدار ثابت K٣٠٠ در نظر گرفته شده است.
سایر پارامترهاي فیزیکی که در شبیهسازي سلول پایه مورد استفاده قرار گرفتهاند، در جدول 1 لیست شدهاند.

جدول :1 پارامترهاي ورودي سلول پایه CdTe

شکل :2 ساختار سلول خورشیدي لایه نازك CdTe با لایه بازتاب دهنده الکترون [6]

لایهي نازك بازتاب دهنده الکترون سبب میشود عرض ناحیه تخلیه اتصال سد شاتکی کاهش یابد. در نتیجه حاملها میتوانند از طریق تونلزنی از سد شاتکی عبور کرده و در اتصال فلزي انتهاي سلول جمعآوري شوند. نتیجه اینکه تلفات حاملها کاهش مییابد.

عملکرد یک سلول خورشیدي

متداولترین راه براي توضیح عملکرد یک سلول خورشیدي، منحنی J-V آن میباشد. پارامترهاي اصلی که از این منحنی استخراج میشوند عبارتند از: چگالی جریان اتصال کوتاه، Jsc ، ولتاژ مدار باز، Voc، و فاکتور پرکنندگی، .FF
مقاومت سري - - Rs ناشی از مقاومت مواد سلول در برابر عبور جریان، به خصوص در مسیر عبور از سطح جلویی سلول به اتصالات، و همچنین به علت مقاومت درونی اتصالات فلزي میباشد. هر اندازه این مقاومت کمتر باشد، عملکرد سلول بهتر است. مقاومت موازي - - Rsh ناشی از نشت جریان از طریق سلول در اطراف لبههاي قطعه و بین اتصالات قطبهاي مختلف ایجاد میشود. براي بهبود عملکرد قطعه، مطلوب است مقدار زیادي داشته باشد.

هنگامی که مقاومت سري افزایش مییابد، جریان اتصال کوتاه کم میشود و هنگامی که مقاومت موازي کاهش می-یابد، مقدار ولتاژ مدار باز سلول افت میکند و در نهایت کاهش مقاومت موازي و افزایش مقاومت سري منجر به کاهش ضریب پرکنندگی سلول میشوند .[8]
 
فاکتور دیگر ضریب پرکنندگی میباشد، هر اندازه شکل    تأثیر پارامترهاي ضخامت و میزان ناخالصی لایهي ER     منحنی J-V به مستطیل نزدیکتر باشد، ضریب پرکنندگی به    بر بازده سلول    

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید