PCID شبيه سازي و بهينه سازي اتصال بالائي سلول هاي خورشيدي با استفاده از نرم افزار

Simulation and Optimization of Solar Cell Top Contact Pattern with PC1D

يكي از مسائل مورد توجه در طراحي سلول هاي خورشيدي، بهينه سازي ابعاد اتصال بالائي آن ها است . با افزايش مساحت اتّصال بالائي، اتلاف هاي ناشي از مقاومت در فلز اتّصال، مقاومت بين فلز و نيمرسانا و نيز اتلاف ناشي از جريان افقي در سطح بالائي سلّول، كاهش يافته ولي با اين كار اتلاف انرژي ناشي از ساية به دست آمده است . اين نرم PC1D ايجاد شده، افزايش خواهد يافت . در اين مقاله ابعاد بهينه اي براي اتّصال بالائي سلّول هاي خورشيدي، با استفاده از نرم افزار افزار، اصولاً براي شبيه سازي سلّول هاي خورشيدي يك بعدي طراحي شده است، بنابر اين با توجه به دو بعدي بودن مسئله، قسمتي از محاسبات بايد به طور تحليلي انجام شود تا بتوان اثرات دو بعدي را، در اين نرم افزار شبيه سازي نمود . در اين راستا، معادل با هر يك از چهار افت انرژي اصلي مربوط به اتّصال بالائي ، يك مقاومت تعريف گرديد . سپس با شبيه سازي و محاسبة بازدهي سلّول، براي پنجاه فاصلة مختلف بين انگشتي ها، فاصلة بهينة بين انگشتي ها براي دستيابي به بازدهي بيشينه به دست آمد كه براي سلّول شبيه سازي شده در اين مقاله، فاصلة بهينة 3/58 mm تعيين گرديد . طبيعي است با تغيير هر يك از مشخصه هاي فيزيكي سلّولخ ورشيدي، اين فاصلة بهينه بايد مجدداً محاسبه شود .

The top contact pattern design is an important part of an optimization procedure of solar cell efficiency. The increasing the distance between the fingers will increase the lateral resistance and thus increases the series resistance, which in turn decreases the efficiency. On the other hand, decreasing the fingers distance will increase the shadowing and thus increases the light losses causing a decrease in the efficiency. The existence of the lateral current makes this problem a two dimensional type and thus we can not use PC1D, which is designed for simulating one-dimensional problem, directly. So, we analytically defined and introduced an equivalent resistance for each energy losses including the lateral current losses, resistance between top contact metal and semiconductor, and ohmic resistance of the top contact. The final total resistance then entered in the PC1D as a series resistance. By simulating the solar cell with different distances between fingers, the graph of the variation of efficiency versus finger distance was plotted. In effect, a two-dimensional problem is solved by a one-dimensional software. The plotted graph has a peak, which determines the best dimension of the top contact pattern. For a cell whose parameters described in this paper, the optimum distance for fingers is found to be 3.58 mm.