بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به اینکه مصرف انرژی در جهان رو به افزایش است و منابع سوخت های فسیلی در حال اتمام هستند، از این رو علاقه به استفاده از منابع تجدیدپذیر از جمله انرژی خورشیدی رو به افزایش است.سلول های خورشیدی چند پیوندی به دلیل اینکه طیف بیشتری از نور خورشید را جذب می کنند،نسبت به سلول های خورشیدی دیگر دارای بازده بیشتری هستند.
از سوی دیگر سلول های خورشیدی سیلیکونی نیز برای مصارف زمینی به دلیل کم هزینه بودن و در دسترس بودن از علاقه زیادی برخوردار هستند. در این مقاله سلول خورشیدی سه پیوندی InGaP/GaAs/Si با استفاده از نرم افزار سیلواکو طراحی و شبیه سازی شده است. که پس از تغییر ضخامت لایه ها و تغییر مواد بکار رفته در این سلول خورشیدی ولتاژ مدارباز ایده آل 3/05 ولت و جریان اتصال کوتاه ایده آل 14/41 میلی آمپر بر سانتی متر مربع و بیشترین بازده %38/55 به دست آمده است.
-1مقدمه
با افزایش روز افزون تقاضای مصرف انرژی در جهان و تخلیه منابع سوخت های فسیلی علاقه و انگیزه قابل توجهی در تحقیق و توسعه از منابع انرژی تجدید پذیر شده است. در این میان از انرژی های خورشید، باد و تولید برق بوسیله آب به طور گسترده استفاده می شود که جزء منابع انرژی تجدید پذیر هستند. اگرچه سهم انرژی های تجدید پذیر به سمت تولید انرژی فعلی ما ناچیز است، با این حال پیش بینی شده است که این فن آوری های جدید در حال ظهور به ویژه باد و انرژی خورشیدی به طور قابل ملاحظه ای نسبت به نسل آینده به عنوان انرژی تجدیدپذیر کمک خواهد کرد.
انرژی خورشیدی یک منبع انرژی پاک و بدون کربن با پتانسیل فوق العاده ای برای تولید برق است. نور ساطع شده توسط خورشید و در حال سقوط بر روی زمین یک منبع انرژی فراوان است. بیش از 15000EJ1 از انرژی خورشیدی هر روز به زمین می رسد، که مصرف انرژی روزانه در حدود 1/3EJ توسط فعالیت های انسانی در مقایسه با آن بسیار ناچیز است - . - king et al,2007 بنابراین، انرژی تمیز و مقدار فراوان و در دسترس منابع خورشیدی است که آن را بسیار جذاب برای تولید انرژی می سازد.
مجموعه کارآمد، ذخیره سازی و توزیع انرژی خورشیدی در رفتار مقرون به صرفه برای تحقق بخشیدن به استفاده حداکثر از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی آینده ما مهم خواهد بود. از سال 2000 سلول های خورشیدی چند پیوندی به عنوان داشتن بیشترین بازده و بالاترین بهره وری نسبت به فن آوری فتولتائیک دیگر طراحی و مورد توجه قرار گرفته اند با این حال به دلایل اقتصادی استفاده از این تجهیزات محدود به برنامه های کاربردی هوا فضا شده است.
در بیشتر برنامه های کاربردی زمینی که هزینههای تعیین شده دارند مانند پشت بام ها و مزارع بزرگ فتولتائیک همواره سیلیکون تک پیوندی استفاده میشود. و به این دلیل از بسترهای سیلیکونی استفاده می شود چون سلول های خورشیدی سیلیکونی در مقایسه با ژرمانیم و گالیم آرسناید بسیار کم هزینه تر و در اندازه های بزرگ تر در دسترس هستند. - Souza,2011 -
1-1عملکرد یک دستگاه سلول خورشیدی
در یک سلول خورشیدی یک پیوندی، به طور معمول فوتونی با انرژی های بالاتر از شکاف انرژی سلول جذب می شود. هنگامی که یک فوتون جذب می شود، باعث برانگیختگی یک الکترون از باند ظرفیت به باند هدایت می شود،و ایجاد یک جفت الکترون-حفره می کند. .میدان الکتریکی، الکترونها را به ناحیه n و حفرهها را به ناحیه p سوق میدهد. به این ترتیب تراکم بار منفی در ناحیه n و تراکم بار مثبت در ناحیه p زیاد میشود. این تراکم بار، به شکل ولتاژی در دو سر پیوند قابل اندازهگیری است که ولتاژمدار باز نامیده می شود.
اگر دو سر پیوند با یک سیم، به یکدیگر اتصال کوتاه شود، الکترونهای اضافی ناحیه n، از طریق سیم به ناحیه p رفته و جریان اتصال کوتاهی را شکل میدهند. اگر به جای سیم از یک مصرف کننده استفاده شود، عبور جریان از مصرف کننده، به آن انرژی میدهد. به این ترتیب انرژی فوتونهای نور خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل میشود - شکل. - Soga,2006 - - 1
