بهبود بازده سلول خورشيدي سيليكوني ناهمگون با استفاده از لايه ذاتي GaP

Improving the heterojunction silicon solar cell efficiency by using GaP intrinsic layer

در اين مقاله عملكرد سلول‌هاي خورشيدي سيليكوني ناهمگون به صورت نظري بررسي شده است. ساختار مورد بررسي به صورت TCO/ a-SiC (P)/ GaP (i)/ a-Si (n)/a-Si (n+)/metal مي‌باشد. در اين كار به جاي ساختار مرسوم كه از يك لايه سيليكون آمورف ذاتي براي افزايش بازده استفاده مي شود، از يك لايه GaP (گاليوم فسفات) به عنوان لايه ذاتي استفاده شده است. مدل‌هاي مختلفي از اين ساختار سلول خورشيدي شبيه‌سازي شد. تاثير پارامترهاي مختلف در ساختار سلول خورشيدي نظير تابع كار اتصالات جلو و پشت، چگالي حامل لايه‌هاي اميتر و لايه سيليكون آمورف نوع n، گاف انرژي لايه اميتر، ضخامت لايه بافر Gap، منحني چگالي جريان – ولتاژ و بازده كوانتومي بررسي شد. بهينه مقدار كميت هاي براي بالاترين بازده سلول خورشيدي براساس نتايج مطالعات حاضر معرفي شده است. همچنين ساختار نوار انرژي در حالت هاي مختلف رسم و مقايسه گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از يك لايه ذاتي گاليوم فسفات با گاف انرژي eV 2/26 و ضخامت 1 ميكرومتر منجر به بيشترين بازدهي در حدود % 21/13 با Voc=1.52 V, Jsc=16.58 mA.cm-2 وFF= 84 % مي‌شود.

In this article, the operations of heterojunction silicon solar cells were investigated theoretically. The studied structure is TCO/ a-SiC (P)/ GaP (i)/ a-Si (n)/ a-Si (n+)/ metal. In this study instead of using conventional structure, which uses an amorphous intrinsic layer, a GaP (Gallium Phosphate) layer is used as intrinsic buffer layer. Different models of this solar cell structure were simulated. The effect of various parameters such as work functions of front and back contacts, emitter and n-type amorous silicon layer carrier densities, emitter band gap, GaP buffer layer thickness, current- voltage curves and quantum efficiency has been studied. The optimum values for above mentioned quantities are presented based on the study results. Moreover the band structure of different cases is plotted. The results show that using a GaP intrinsic layer with 2.26 ev band gap and 1 micrometer thick, leads to the highest efficiency around 21.13% with Voc=1.52 V, Jsc=16.58 mA.cm-2 and FF= 84 %.