<span lang="AR-SA">بهبود عملکرد سلول خورشیدی سیلیکونی لایه <span lang="AR-SA"> نازک با بهینه سازی لایه های ضد بازتاب و تحلیل نقص های ساختاری به روش<span dir="LTR"> FDTD

بازتاب نور یکی از عوامل اصلی کاهش بازدهی در سلول های خورشیدی سیلیکونی است. در سلول های متعارف ضخیم از ساختارهای ضد بازتاب مانند سطوح بافت دار استفاده می شود، اما این روش برای سلول های نسل جدید لایه نازک با ضخامت حدود ۳ میکرومتر کارایی ندارد. در این پژوهش، سلول های خورشیدی لایه نازک سیلیکونی با یک لایه ضد بازتاب ۴N۳Si و دو لایه ضد بازتاب ۴N۳Si/۲ MgF به روش عددی تفاضل محدود در حوزه زمان (FDTD) با استفاده از نرم افزار لومریکال (Lumerical) شبیه سازی شدند. در شبیه سازی اپتیکی، توزیع میدان الکترومغناطیسی و ضریب بازتاب برای طول موج های مختلف محاسبه شد و سپس داده های اپتیکی به بخش الکتریکی محیط لومریکال Lumerical Device) ) منتقل گردید تا رفتار جریان–ولتاژ (J–V) سلول در دو حالت آرمانی (بدون نقص) و واقعی (با نقص های حجمی و سطحی) تحلیل شود. نقص های حجمی ناشی از بازترکیب های غیرتابشی از نوع اوژه و شاکلی–کوییسر و نقص های سطحی مربوط به ناهمگنی در فصل مشترک لایه های سلول هستند که سبب افزایش نرخ بازترکیب و کاهش چگالی حامل های آزاد می شوند. نتایج نشان داد که در سلول با پوشش تک لایه، کمترین بازتاب زمانی حاصل می شود که ضخامت لایه ۴N۳Si برابر با ۶۲ نانومتر باشد. در ساختار دولایه ۴N۳Si/۲ MgF بهینه ترین ضخامت ها به ترتیب ۱۱۲ و ۶۲ نانومتر به دست آمد. همچنین بررسی الکتریکی سلول در دو حالت آرمانی (بدون نقص) و واقعی (با در نظر گرفتن نقص های حجمی و سطحی) انجام شد. تحلیل الکترواپتیکی نشان داد که وجود نقص ها می تواند بازده سلول را حدود ۵۰٪ نسبت به حالت آرمانی کاهش دهد.

کلیدواژه ها:

سلول خورشیدی سیلیکونی لایه نازک ، شبیه سازی الکترواپتیکی ، لایه ضد بازتاب ، نقص حجمی ، نقص سطحی