بهبود عملكرد سلول خورشيدي لايه نازك سيليكون كريستالي به كمك لنز فرا سطوح عبوري

Improvement of thin crystalline silicon solar cell using a transmissive metasurface lens

در اين پژوهش، روش جديدي براي بهبود عملكرد سلول هاي خورشيدي لايه نازك سيليكوني كريستالي معرفي شده است. براي اين منظور، با افزودن لنز فرا سطوح عبوري درون سلول خورشيدي، نور وارد شده را به دام انداخته و درون لايه فعال سلول متمركز مي كنيم. طراحي لنز فرا سطوح بر اساس قانون اسنل تعميم يافته و آناليز ساختار به كمك نرم افزار شبيه سازي CST انجام مي گيرد. سلول خورشيدي معرفي شده در طول موج هاي و زواياي نور متفاوت در دو پلاريزاسيون TM و TE بررسي مي شود. نتايج عددي حاصل از نرم افزار شبيه ساز نشان مي دهد كه لنز فرا سطوح در پهناي باند وسيع فركانسي در دو پلاريزاسيون TM و TE، مقدار جذب ساختار را افزايش داده و موجب بالا رفتن جريان اتصال كوتاه به ترتيب با اندازه هاي 39% و 32% در پلاريزاسيون هاي TM و TE شده است.

In this paper, a transmissive metasurface flat lens is proposed for silicon thin film in solar cells to focus and trap light in the active layer of the cell. Designing metasurface lens is based on the generalized Snell's law, and analyzed using CST simulation. The structure is investigated at the interested wavelengths of solar spectrum and for a wide range of angles of incidence at both TM and TE polarizations. The numerical results show that the transmissive lens increases the absorption in a wide large of wavelengths for both TE and TM polarizations of the incident light, resulting in a short circuit current enhancement of 39% and 32% for TM and TE polarizations, respectively.