شبيه‌سازي و بهبود عملكرد سلول خورشيدي لايه نازك CZTSe با الكترود شفاف گرافن

Simulation and performance improvement of CZTSe thin film solar cell with graphene transparent electrode

در اين مقاله عملكرد سلول خورشيدي لايه #38;nbsp;نازك CZTSe با ساختار graphene/CdS/CZTSe/Al #38;nbsp;با در نظرگرفتن اثر بازتركيب با استفاده از نرم #38;shy;افزار Silvaco شبيه سازي شده است. تاثير گاف انرژي، ضخامت و چگالي ناخالصي لايه جاذب و همچنين #38;nbsp;ضخامت و چگالي ناخالصي #38;nbsp;لايه بافر بر عملكرد اين سلول مورد بررسي قرارگرفتند. به طوري كه در حالت بهينه ساختار سلول خورشيدي با لايه پنجره گرافن به ضخامت 10 nm، لايه بافر CdS با ضخامت 90 nm و چگالي ناخالصي 1017 cm-3 #38;nbsp;،لايه جاذب CZTSe با ضخامت 1.2 #38;micro;m و چگالي ناخالصي 5 #38;times;1016 cm-3 #38;nbsp;و گاف انرژي 1.12 ev #38;nbsp;به بازده ղ=14.28 % ، چگالي جريان اتصال كوتاه Jsc=31 mA/cm2 #38;nbsp; #38;nbsp;، ولتاژمدار باز #38;nbsp;Voc=0.6 V و ضريب پرشدگي F.F=76.38% دست مي #38;shy;يابيم كه نسبت به سلول خورشيدي CZTSe متداول بهبود قابل توجهي داشته است.

In this paper we simulate the performance of CZTSe thin film solar cells with graphene/CdS/CZTSe/Al structure including recombination effects. Effects of bandgap energy, thickness and doping of absorber layer, thickness and doping of buffer layer on the performance of the solar cell is investigated. In the optimum structure with 10 nm graphene as window layer, 90 nm thick CdS with doping concentration 1017 cm-3 as buffer layer and CZTSe with 1.2 #38;micro;m thickness and 1.12 ev bandgap energy #38;nbsp;and doping concentration of 5 #38;times;1016 cm-3 as absorber layer, Efficiency ղ=14.28%, Jsc=31 mA/cm2, Voc=0.6 V, F.F=76.38% was obtained. The efficiency is improved significantly in comparison to the common CZTSe solar cells.