بهینه‌سازی اتلاف گرمایی در سلول‌های خورشیدی نقطه کوانتومی با روش المان محدود

از آنجا که قسمت عمده اتلاف اساسی در سلول خورشیدی با نوار میانی، اتلاف گرمایی است، این مقاله به مطالعه و بررسی آن پرداخته است. ساختار مورد مطالعه، سلول خورشیدی  p-i-n  با جنس  AlPySb(1-y)   است که آرایه‌ای منظم از نقاط کوانتومی هرمی مربع‌القاعده از جنس  InAs(1-x)Nx   در ناحیه ذاتی آن به‌منظور تشکیل نوار میانی قرار گرفته است. نوار میانی ایجاد شده که از نظر الکتریکی ایزوله است، باعث تقسیم گاف انرژی سلول خورشیدی به دو زیرگاف انرژی می‌شود. محاسبه اتلاف گرمایی منوط به دانستن مقدار انرژی این زیرگاف‌ها است. بنابراین، برای محاسبه آنها، ابتدا موقعیت انرژی مینی‌نوار با حل معادله شرودینگر سه‌بعدی برای سلول واحد متشکل از یک نقطه کوانتومی به‌روش المان محدود محاسبه می‌شود. سپس، پهنای مینی‌نوار با محاسبه ضریب جذب به‌دست می‌آید. درنهایت، با بررسی اثر غلظت مولی نیتروژن و فسفر، اندازه نقاط کوانتومی و فاصله بین آنها، مقدار کمینه اتلاف گرمایی برای ساختار بهینه سلول خورشیدی گفته شده به‌دست می‌آید.   

Keywords:

Intermediate band , Thermalization loss , Quantum dot , Solar cell , اتلاف گرمایی , سلول‌ خورشیدی , نقطه کوانتومی , نوار میانی