افزايش راندمان سلول‌ خورشيدي In0.5Ga0.5P با بهينه‌سازي پارامتر‌هاي ساختاري به روش پارامتريك

Efficiency Enhancement of In0.5Ga0.5P solar Cell by Optimizing Structural Parameters Using Parametric Method

در اين مقاله، ابتدا مدل سلول خورشيدي تك‌پيوندي In0.5Ga0.5P در محيط اطلس نرم‌افزار سيلواكو (Silvaco) پياده‌سازي شده، سپس با تمركز بر پارامترهاي ساختاري سلول شامل ضخامت و آلايش لايه‌هاي پنجره، نشردهنده و جاذب، اثر تغيير اين پارامترها بر عملكرد سلول شبيه‌سازي شده است. باتوجه‌به نتايج شبيه‌سازي، لايۀ جاذب بيشترين تأثير را بر راندمان سلول داشته و لايه‌هاي نشردهنده و پنجره به‌ترتيب در جايگاه دوم و سوم قرار دارند. در ادامه، ضمن تحليل نتايج حاصل از شبيه‌سازي به‌منظور بررسي اثرات متقابل پارامترهاي موردبحث و يافتن بهترين مقدار براي آن‌ها، بهينه‌سازي انجام شد. باتوجه ‌به نتايج حاصل از بهينه‌سازي، مقدار بهينه براي ضخامت لايه‌هاي پنجره، نشردهنده و جاذب به‌ترتيب برابر um0/07، um 0/08 و um 1/1 و نيز مقدار بهينۀ آلايش لايه‌ها به‌ترتيب برابر 1019×1، 1018×7/7 و 1017×7 به‌دست آمد. در‌نهايت، با شبيه‌سازي سلول به‌ازاي مقادير بهينۀ به‌دست‌آمده از بهينه‌سازي، راندمان سلول به ركورد 19/24% افزايش يافت.

This paper presents the design parameters for a single junction In0.5Ga0.5P solar cell using Silvaco ATLAS tool. Design parameters include thickness and doping concentration of the window, emitter and absorber layers. According to the simulation results, the absorber layer has the greatest effect on cell efficiency, and the emitter and window layers are in second and third positions, respectively. In addition, by optimizing the desired parameters using parametric method, the effect of all parameters investigated simultaneously and optimal amounts of the window, emitter and absorber layers thickness was obtained 0.08 um, 0.07 um and 1.1 um, respectively. As well as, the optimal amount of layers doping concentration was obtained 1 × 1019 , 7.7 × 1018 and 7 × 1017 , respectively. Finally, the optimized solar cell structure was simulated and 19.24% record efficiency was achieved.