مدل سازی سلول های خورشیدی بر مبنای نوار میانی

برای افزایش کارایی یک سلول خورشیدی تک اتصالی (تک پیوندی)ماورای محدودیتهای تئوریکی، سلول خورشیدی باند میانی پیشنهاد گشته است که این سلولهای خورشیدی از نیمه هادیهایی با یک باند میانی که در گاف نواری قرار گرفته اند ساخته شده است. این بدان معنی است که جذب فوتونها با انرژی کمتر ازانرژی گاف نواری نیمه هادی نیز ممکن است و جریان الکتریکی که ناشی از میدان فوتوالکتریک است را افزایش می دهد. در این مقاله، یک مدل سلول خورشیدی p-i-n مرجع با یک گاف نواری به همراه یک پوشش غیر بازتابنده، پنجره ، لایه های +^p^+,p,i,n,nبه اضافه یک مدل سلول خورشیدی باند میانی ارائه شده است. مدل سلول خورشیدی باند میانی محتوی همان لایه های سلول مرجع می باشد با این تفاوت که لایهi در این سلول ها،یک باند انرژی میانی در گاف نواری دارد. باند میانی با معرفی نقاط کوانتومی برای ساخت لایهi ایجاد شود. این نقاط کوانتومی بایستی در یک ناحیهنواری صاف (مسطح و هموار) قرار گیرند تا یک باند میانی اندکی پر شده را فراهم کنند.مادراین پروژهیک مدل جدید برای سلول مرجع بالایهi مسطح را توسعه می دهیم. سپس این مدل را گسترش می دهیم تا مورد یک ماده باند میانی واقع شده در ناحیهنواری مسطح را شامل شود. هر دو باز ترکیب تشعشعی و غیر تشعشعی در مدل سلول خورشیدی باند میانی را لحاظ می کنیم. سلول خورشیدی استفاده شده در مدل سازی از gaas یا al_x ga_(1-x) as تشکیل شده است که با نقاط کوانتومی از جنسinasتعبیه شده است. نتایج عددی مدل سازی نشان می دهد که سلول های خورشیدی حاوی باند میانی بازده بیشتری نسبت به سلول استاندارد دارد که این امر تنها زمانی صادق است که باز ترکیب تشعشعی در مواد باند میانی را شامل می شود.با درنظر گرفتن باز ترکیب غیرتشعشعی و استفاده از مقادیر عددی برای طول عمر غیرتشعشعی برای نمونه های سلول های خورشیدی حاوی باند میانی و نقاط کوانتومی ازجنس inas/gaas،سلول های استادارد نسبت به سلولهای حاوی نقاط کوانتومی بهتر هستند. در آخر از مدلهاییاستفاده کرده ایم تا مشخصه های جریان ولتاژ نمونه ها را به دست آوریم و با نتایج و اطلاعات تجربی مقایسه کنیم. این مقایسه نشان می دهد که این مدلها مقادیر خیلی بزرگ برای جریان و ولتاژ را ارائه می دهند. یک دلیل برای این مورد تنگ شدگی گاف نواری در لایه های به طور سنگین نغلیظ شده می باشد و این که تعدادی از اتلاف انعکاس ها پدیدار شوند که در این مدل لحاظ نمی شود. دلیل دیگر چگالی پایین نقاط کوانتومی استفاده شده می باشد، به این معنی که یک باند انرژی واقعی شکل نگرفته است