شبيه سازي و بررسي سلول خورشيدي كادميوم تلورايد و بهبود عملكرد آن با ايجاد يك ميدان الكتريكي در سطح پسين

simulation and investigation of cadmium telluride solar cell and improving its performance by creating an electric field at the back surface

در اين مقاله سلول خورشيدي كادميوم تلورايد CdTe با استفاده از نرم افزار SCAPS مورد شبيه سازي و بررسي قرار گرفته است و روشي براي بهبود بازده اين نوع سلول خورشيدي ارايه شده است. ساختار پايه سلول خورشيدي كادميوم تلورايد شامل لايه هاي Ni، CdTe، CdS و n-ZnO-Al است. با تابش نور خورشيد به محل اتصال CdTe/CdS الكترون هاي اين ناحيه برانگيخته شده و قبل از اينكه اين الكترون ها با حفره ها بازتركيب شوند تحت تاثير ميدان الكتريكي حاصل از اتصال CdTe/CdS در خلاف جهت ميدان حركت كرده و موجب ايجاد جريان در سلول مي شوند. اين فرآيند در حالي صورت مي گيرد كه در انتهاي سلول به دليل ضعيف بودن اين ميدان الكترون هاي برانگيخته شده با حفره ها بازتركيب مي شوند. در روش پيشنهاد شده، با اضافه كردن يك لايه قلع سولفايد به ضخامتμm 4/0 به لايه جاذب (CdTe)، يك ميدان الكتريكي پشتي كمكي در جهت ميدان اصلي ايجاد مي شود كه اين ميدان باعث كاهش بازتركيب حامل هاي توليد شده در طول موج هاي بلند در انتهاي سلول شده و منجر به بهبود و افزايش بازدهي سلول نسبت به ساختار پايه سلول خورشيدي كادميوم تلورايد از مقادير اوليه بازده كوانتمي %19/09=η، ضريب پرشدگي %85/14=FF، جريان اتصال كوتاه mA/cm2 25.7=Jsc ، و ولتاژ مدار باز V 0.87=Voc به ترتيب به مقادير %22/98 ، %85/99 ، mA/Cm2 32/51 و V 0/82 مي گردد.

In this paper, the performance of Cadmium Telluride (CdTe) solar cells, which are second generation or thin film solar cells, has been simulated using SCAPS software. The purpose of this paper is to improve the efficiency of the CdTe solar cell. The primary structure of the solar cell consists of Ni, CdTe, CdS, and n-ZnO-Al layers. Therefore, adding a thin layer of tin (SnS) of 0.4 μm to the absorbing layer (CdTe) leads to the creation of a backscattering or an auxiliary electrical field in the direction of the main field, between the adsorbent layer and the buffer layer (CdS). Therefore, adding the layer reduces the recombination of carriers at longer wavelengths by the auxiliary field, and leads to an improvement in the primary structure of the cadmium-telluride solar cell from the values of η=19.09 %, FF= 85.14%, JCS= 25.77 mA/cm2, VOC = 0.87 V to η=22.98 %, FF= 85.99%, JCS= 32.51 mA/Cm2, VOC = 0.82 V.