بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک سلول خورشیدی p-i-n لایه نازک سیلیکونی با قراردادن پنج لایه بازتابکننده براگ - بلور فوتونی یک بعدی - در پشت آن، شبیهسازی شده است. استفاده از این ساختار سبب می-شود تا جذب فوتون در لایه فعال سیلیکون و بازترکیب زوج الکترون-حفره افزایش یابد. از طرفی نقش بلور فوتونی، برگشت نور عبور داده شده از سلول، به داخل ناحیه فعال میباشد تا جذب بیشتری در این لایه صورت گیرد.
شبیهسازی با استفاده از روش عددی المان محدود - FEM - انجام شده است. با توجه به نتایج، چگالی جریان و ولتاژ مدار باز به ترتیب 9/08 mA/cm2 و 0/418 V بدست آمد. بازدهی سلولخورشیدی p-i-n لایه نازک با بلور فوتونی نسبت به یک سلول خورشیدی p-i-n مسطح، 17/4 درصد افزایش یافته است. مهمترین ویژگی یک سلول خورشیدی لایه نازک، کاهش مواد اولیه مورد استفاده برای ساخت افزاره است.
مقدمه
فتوولتاییک - PV - 1 پدیدهای است که به طور مستقیم انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. فوتوولتاییک در آینده یک تکنولوژی کلیدی برای تامین منبع پاک و پایدار انرژی، با استفاده از انرژی پتانسیل تقرباًی نامحدود خورشید است . - Zeman et al, 2014 - در حال حاضر بهترین گزینه برای تبدیل نورخورشید، سلولهای خورشیدی سیلیکونی است. از این رو توسعه و تحقیق در زمینه بازدهی سلولهای خورشیدی به طور چشمگیری گسترش یافته است.
. - Green, 1993 - سلولهای خورشیدی سیلیکونی، پتانسیل قابل توجهی برای بهرهبرداری در مقیاس بزرگ، به عنوان یک ماده فراوان و غیر سمی را دارند. در سال های اخیر، برای کاهش هزینه های ساخت سلول های خورشیدی، از یک لایه جذب در مقیاس میکرومتر استفاده شد - . - Andreani et al, 2015 به منظور کاهش هزینههای تولید افزارههای PV، روشهای بسیاری معرفی شده است. یک روش برای کاهش هزینه تولید، حداقل رساندن میزان مواد مورد استفاده برای ساخت افزارههای PV است.
برای کاهش مواد مصرفی، ضخامت سلول خورشیدی به چند صد میکرومتر کاهش مییابد. تکنولوژی جایگزین برای سلولهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکون، سلولهای خورشیدی لایه نازک است. . - Shah et al, 2004 - یک طرح جدید به دام انداختن نور با استفاده از ساختار بلور فوتونی2 طرحدار به عنوان بازتابکننده پشتی، برای افزایش طول مسیر نوری در سلولهای خورشیدی، توسط زنگ و همکارانش ارایه شد - . - Zeng et al, 2005 پس از اینکه زنگ و همکارانش افزایش جذب نور را برای سلول خورشیدی سیلیکون بلوری - c-Si - بررسی کردند.
همین گروه ، مفهوم بازتابکننده پشتی را بر روی سلولهای خورشیدی تکبلور لایه نازک اعمال کردند و نتایج مشابهی را بدست آوردند - . - Zeng et al, 2008 آقای ماندای در سال 2014، اثر بلور فوتونی را بر روی جریان و ولتاژ سلول خورشیدی سیلیکون بلوری بررسی کرد و نتیجه گرفت که با اضافه کردن بلور فوتونی، در بازدهی سلول بهبود حاصل میشود . - Munday, 2014 - در این مقاله یک نمونه ساختار سلول خورشیدی از نوع لایه نازک معرفی و ضمن تشریح عملکرد این ساختار، بلور فوتونی یک بعدی برای به دام انداختن نور برای افزایش بازدهی در سلول خورشیدی p-i-n لایه نازک سیلیکونی - Si - ارایه میشود.
به دام انداختن نور توسط بلور فوتونی
بلورهای فوتونی، میکروساختارهایی با ضریب دیالکتریک متناوب هستند که گافهای باند فوتونی را نشان میدهند. انتشار الکترومغناطیسی در محدود فرکانسهای ممنوع، مجاز نیست و فوتونهایی با انرژی کم، نمیتوانند درون گاف باند بلور فوتونی، انتشار یابند - . - Chutinan et al, 2009 بلور فوتونی یک بعدی، دارای لایههای دیالکتریکی با دو ضریب شکست متفاوت است. طول مسیر نوری برای هر لایه، برابر با یک چهارم طول موج مرکزی - - 0 نور تابیده شده است که به فرکانس مرکزی - - 0 وابسته است.
