طراحی و مدل سازی عددی سلول خورشیدی فیلم نازک CdTeو تاثیر لایه ی میانی CdSeXTe1-X بر بهبود عملکرد آن با استفاده از نرم افزار اسکپس یک بعدی

سوری, سعیده; مرندی, مازیار

doi:10.52547/masm.2.4.385

طراحی و مدل سازی عددی سلول خورشیدی فیلم نازک CdTeو تاثیر لایه ی میانی CdSeXTe1-X بر بهبود عملکرد آن با استفاده از نرم افزار اسکپس یک بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعیده سوری ¹

مازیار مرندی ²

¹ دانشگاه اراک

² دانشگاه اراک دانشکده علوم گروه فیزیک

https://doi.org/10.52547/masm.2.4.385

چکیده

در این پژوهش با تلفیق کارهای تجربی انجام شده با استفاده از از یک برنامه شبیه سازی یک بعدی برای شبیه ساز ظرفیت سلول خورشیدی استفاده کردیم. شبیه سازی را می‌توان برای نشان دادن اثرات واقعی یک پدیده روی موضوع هدف، تحت شرایط کنترل شده و قانونمند به کار برددر اینجا، سلول خورشیدی لایه نازک مبتنی بر CdTe تحت طیفghobal AM 1.5 با استفاده از نرم افزار Solar Cell Capacitance Simulator-1D (SCAPS-1D) مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، سلول های خورشیدی با نانوساختار FTO/TiO2/n-CdSe/p-CdTe به عنوان سلول های ابتدایی و FTO/TiO2/n-CdSe/p-CdSe1_xTex/p-CdTe به عنوان سلول های ارتقا یافته در نظر گرفته شدند. هدف از این مطالعه بررسی نقش کلیدی لایه CdSexTe1-x بود. نتایج آنالیزها نشان داد که حضور لایه نانوساختار CdSexTe1-x بین لایه جاذب CdTe نوع p و لایه CdSe نوع n، PCE را از% 05/14 به% 98/21 ، JSC از mA/cm 2 42 /20 تا mA/cm2 06/26 ، FF از 73%/54 تا% 69/57 و VOC را از V25 /1 تا V46/1 نسبت به سلول ابتدایی افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

فیلم نازک

مدل ساری عددی

اسکیس یک بعدی

CdSexTe1- x

عنوان مقاله English

Design and numerical modeling of CdTe nanostructured thin film solar cell and the effect of CdSeXTe1-X intermediate layer on the efficiency enhancement by SCAPS-1D software

نویسندگان English

Saeedeh souri ¹

Maziar Marandi ²

¹ Arak univrsity

² Arak university

چکیده English

In this study, we combined the experimental work performed using a one-dimensional simulation program to simulate the capacity of a solar cell. Simulation can be used to show the real effects of a phenomenon on the target subject, under controlled and regulated conditions.In this here, CdTe based thin film solar cell has been investigated under AM 1.5 ghobal spectrum with using Solar Cell Capacitance Simulator-1D (SCAPS-1D) software. Initially, solar cells with nanostructured FTO/TiO2/n-CdSe/p-CdTe were considered as the elementary cells and FTO/ TiO2/n-CdSe/p- CdSe1_xTex/p-CdTe as the upgraded cells. The purpose of this study was to investigate the key role of layer CdSe xTe 1-x. The results of the analyzes showed that the presence of CdSe xTe1- x nanostructured layer, between p- type CdTe absorber layer and n- type CdSe layer increased PCE from 14.05% to 21.98%, JSC from 20.42. mA/ cm2 to 26.06 mA/cm2, FF from 54.73% to 57.69% and VOC from 1.25 V to 1.46 V compared to the elementary cell.

کلیدواژه‌ها English

Thin film

numerical modeling

SCAPS-1D

CdSexTe1- x

[1] Bernal-Condia A, Sánchez-Cely JA, Bastidas-Rodriguez JD, Botero-Londono MA, Mantilla-Villalobos MA. Simulation of a thin-film solar cell based in kesterite using Matlab. 1 ed: IOP Publishing. p. 012020.

[2] SÜRÜCÜ G, GÜLlÜ HH, Bayrakli Ö, Parlak M. Enhancement in photovoltaic characteristics of CdS/CdTe heterojunction. Politeknik Dergisi. 2017;20:801-5.

[3] Nykyruy LI, Yavorskyi RS, Zapukhlyak ZR, Wisz G, Potera P. Evaluation of CdS/CdTe thin film solar cells: SCAPS thickness simulation and analysis of optical properties. Optical Materials. 2019;92:319-29.

[4] Paudel NR, Yan Y. Enhancing the photo-currents of CdTe thin-film solar cells in both short and long wavelength regions. Applied Physics Letters. 2014;105:183510.

[5] Zaunbrecher KN, Kuciauskas D, Swartz CH, Dippo P, Edirisooriya M, Ogedengbe OS, et al. Impact of extended defects on recombination in CdTe heterostructures grown by molecular beam epitaxy. Applied Physics Letters. 2016;109:091904.

[6] Lingg M, Buecheler S, Tiwari AN. Review of CdTe1− x Se x Thin Films in Solar Cell Applications. Coatings. 2019;9:520.

[7] Khattak YH. Modeling of high power conversion efficiency thin film solar cells. 2019.

[8] Burgelman M, Verschraegen J, Degrave S, Nollet P. Modeling thin‐film PV devices. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 2004;12:143-53.

[9] Teyou Ngoupo A, Ouédraogo S, Ndjaka JM. Numerical analysis of interface properties effects in CdTe/CdS: O thin film solar cell by SCAPS-1D. Indian Journal of Physics. 2019;93:869-81.

[10] Cheraghizade M, Jamali-Sheini F, Shabani P. Annealing temperature of nanostructured SnS on the role of the absorber layer. Materials Science in Semiconductor Processing. 2019;90:120-8.

[11] Tan K, Lin P, Wang G, Liu Y, Xu Z, Lin Y. Controllable design of solid-state perovskite solar cells by SCAPS device simulation. Solid-State Electronics. 2016;126:75-80.