طراحي و شبيه‌سازي سلول خورشيدي سه‌پيوندي بر مبناي چاه كوانتومي

Designing and Simulation of Quantum Well Triple-Junction Solar Cell

در اين مقاله، هدف بالابردن بازده سلول خورشيدي بر مبناي چاه كوانتومي است. ابتدا سلول خورشيدي سه‌پيوندي با ساختار ?In?_(0.51) ?Ga?_(0.49) P/GaAs/?In?_(0.28) ?Ga?_(0.72) As شبيه‌سازي مي شود. سپس ساختار چاه كوانتومي مناسب براي يك سلول تك اتصالي GaAs معرفي مي‌شود. با طراحي مناسب چاه كوانتومي براي سلول تك-پيوندي GaAs، يعني در كنار هم قرار دادن چاه هاي مرتفع و كم عمق و انتخاب مناسب مواد، جريان اتصال كوتاه و ولتاژ مدار باز را مي توان افزايش داد. يافته هاي اين پژوهش نشان مي دهد كه با استفاده از چاه كوانتومي در سلول سه‌پيوندي،مي توان جريان اتصال كوتاه را افزايش داد، بدين ترتيب بازده %57.1 به دست آمده است. اين بازده، نسبت به سلول بدون چاه كوانتومي حدود %12 افزايش يافته است. براي رسيدن به بالاترين بازده، اثر ضخامت لايه‌ها، پارامترها و تعداد چاه ها مورد بررسي قرار گرفت.

In this paper, the purpose is to improve the efficiency of triple-junction solar cell by introducing quantum well into GaAs junction. Firstly, InGaP/GaAs/InGaAs triple-junctions solar cell has been simulated. Then, a multiple stepped quantum wells (MSQWs), in which InGaAs well is sandwiched by InGaAsP as stepped layer, and the barrier is GaAs, has been introduced into intrinsic region of single-junction GaAs solar cell. By introducing this MSQWs into middle cell of the triple-junction solar cell, resulting in an increase in short circuit current, the efficiency has been increased to 57.1%. The achieved efficiency is 12% more than the triple-junction cell without using MSQWs. In order to gain the highest possible efficiency, the effect of layers thickness variations and the number of MSQWs have been studied. In this paper, for the purpose of studying the effect of adding MSQWs into cell, Silvaco, Altas, has been applied.