شبیه سازی سلول خورشیدی فیلم نازک گالیوم-آرسناید حساس شده به نقاط کوانتومی کادمیوم-تلوراید به منظور بهبود بازده تبدیل انرژی

یکی از بهترین راه های تامین انرژی الکتریکی استفاده از سلول های خورشیدی است؛ از میان تکنولوژی های رایج صنعت فوتوولتایی، نسل دوم سلول های خورشیدی که به نام لایه نازک شناخته می شوند به دلیل پایین بودن هزینه ساخت آن بسیار موردتوجه قرار گرفته است. در این مقاله سلول خورشیدی لایه نازک گالیوم-آرسناید ترکیب شده با نقاط کوانتومی CdTe طراحی و شبیه سازی شده است. نقاط کوانتومی کادمیوم تلوراید به کمک پوشش ضدبازتاب در طول موج های بلند و طیف ماورابنفش، ارتقای بالای بازده تبدیل توان را از 17.71% به 18.5% و در مقایسه با افزاره گالیوم-آرسناید معمولی بالا برده ایم. جزییات بیشتر نشان دهنده ی افزایش هدایت نوری سطح به سبب حضور نقاط کوانتومی CdTe در ساختار است. روش استفاده شده برای محاسبات بازده سلول خورشیدی در این کار، روش تفاوت محدود حوزه زمان می باشد، معادلات دریفت و دیفیوژن، بازترکیب و ترازهای باند، نرخ تولید زوج الکترون-حفره، جذب و بازتابش ساختار، جریان تولید شده و ولتاژ الکترودهای سلول محاسبه شده است. از نانوذرات برای افزایش جذب و ارتقای تحرک حامل های جریان استفاده کرده ایم. در ابتدا به صورت تک ذره ای شبیه سازی ها انجام شده و دیده می شود که فاصله نانوذرات روی میزان افزایش جذب موثر است، به طوری که در فاصله 5 نانومتر بین نقطه کوانتومی با اندازه5 نانومتر، میدان تحریک شده به نقطه کوانتومی نفوذ خوبی را داشته و افزایش جذبی حاصل شده است. در نهایت با بهبود اندازه نقاط کوانتومی و تغیر ضخامت لایه های سلول خورشیدی و همچنین استفاده از لایه ضدبازتاب، برای اولین بار به افزایش بازده تبدیل توان 24.53% رسیده ایم.

Keywords:

بهبود بازده , سلول خورشیدی , لایه نازک , نقاط کوانتومی , پوشش ضدبازتاب , کادمیوم تلوراید