طراحی و شبیه سازی سلول خورشیدی اتصال شاتکی گرافن/سیلیکن شانه ای بر پایه فلزکاری نامتقارن به منظور افزایش بازدهی

با استفاده از گرافن در ساختار شاتکی سلول خورشیدی گرافن/سیلیکن، نه تنها می توان از خواص منحصر بفرد این ماده به عنوان الکترود استفاده کرد بلکه امکان بهره مندی از آن به عنوان ماده جاذب نیز فراهم می شود. در این مقاله، دو ساختار جدید از سلول خورشیدی بر پایه پیوند گرافن/سیلیکن پیشنهاد شده است که در آن ها امکان جمع آوری حامل های نوری تولید شده در گرافن، علاوه بر سیلیکن، وجود دارد و این موضوع موجب افزایش بازدهی سلول خورشیدی می شود. در پیوند شاتکی گرافن/سیلیکن، میدان الکتریکی ذاتی ایجاد شده در اثر سد شاتکی مابین گرافن و سیلیکن، موجب جداشدن زوج های الکترون-حفره تولید شده در سیلیکن شده و جریان نوری در مدار خارجی را موجب می شود. در ساختارهای پیشنهادی با ایجاد میدان الکتریکی دیگری در سطح گرافن، امکان تفکیک زوج های الکترون-حفره تولید شده در گرافن نیز فراهم می شود. این میدان الکتریکی با بهره گیری از اثر فلزکاری سطح گرافن بر روی باند دیاگرام آن ایجاد می شود. فلزکاری معمول برای اینگونه قطعات دارای ساختاری پنجره ای شکل می باشد. در چنین ساختاری از گرافن تنها به عنوان الکترود نیمه شفاف بهره گرفته می شود. دو ساختار پیشنهادی، ساختار فلزکاری نامتقارن و شانه ای می باشند. نتایج شبیه-سازی های انجام شده با نرم افزار TCAD Silvaco حاکی از آن است که در سلول خورشیدی اتصال شاتکی گرافن/سیلیکن با ساختار معمول (پنجره ای) بازدهی تبدیل توان قطعه 2.7% است در صورتیکه از طریق فلزکاری نامتقارن با استفاده از فلزات با تابع کار متفاوت، بازدهی تبدیل توان قطعه به 3.5% خواهد رسید و با استفاده از فلزکاری سطح بصورت شانه ای، این مقدار به 4.3% افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

فلزکاری سطح ، سلول خورشیدی اتصال شاتکی ، گرافن ، TCAD Silvaco