دانشگاه کاشان مهندسی و مدیریت انرژی 2345-2951 15 1 2025 05 22 Simulation and Performance Analysis of High-Efficiency Solar Cells with Absorber Layers Composed of Silicon and Cadmium Telluride شبیه‌سازی و تحلیل عملکرد سلول‌های خورشیدی پربازده با لایه‌های جاذب مرکب از سیلیکون و کادمیوم تلوراید 86 101 115222 10.22052/eem.2025.256884.1130 FA دنیا آدابی دانشکده مهندسی برق، دانشگاه ازاد اسلامی واحد یزد، یزد، ایران محمد رضا شایسته دانشکده مهندسی برق، دانشگاه ازاد اسلامی واحد یزد، یزد، ایران Journal Article 2025 08 09 In the search for sustainable and cost-effective solutions for energy generation, thin-film solar cells, composed of cadmium telluride (CdTe) and silicon (Si), have emerged as a powerful option. This study, using SCAPS-1D simulation software, investigates the performance and optimization of these solar cells in detail. The main focus is on the effect of the thickness of five different buffer layers, including CdS, In₂S₃, ZnO, ZnSe, and ZnS, which are applied in thicknesses ranging from 10 to 100 nm. The proposed FTO/ZMO/CdTe/CdSiₓTeᵧ/p-Si/ZnTe:Mo/Au structure included a CdSiₓTeᵧ interlayer to reduce the lattice mismatch between CdTe and Si. The theoretical simulation resulted in SCAPS-1D environment showed that by optimizing the structural parameters under idealized conditions, a predicted energy conversion efficiency of 28.42% could be theoretically achieved. These results represented theoretical limits and required experimental validation for practical implementation with an open circuit voltage of 0.838 V, a short circuit current of 43.46 mA/cm2, and a form factor of 86.11%. This research demonstrated that an interface state density of less than 10¹⁶ cm⁻² was essential for optimal performance. The findings of this research pave the way for the development of a new generation of solar cells with high efficiency and low manufacturing cost. <strong>افزایش تقاضای انرژی جهانی و نگرانی‌های زیست‌محیطی، توسعۀ فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر را به ضرورتی اجتناب‌ناپذیر تبدیل کرده است. این پژوهش ساختاری نوآورانه از سلول خورشیدی ترکیبی با جاذب‌های کادمیوم تلوراید (CdTe) و سیلیکون (Si) ارائه می‌دهد که قادر است محدودیت‌های سلول‌های تک‌اتصالی را برطرف کند. هدف اصلی، طراحی و بهینه‌سازی ساختار FTO/ZMO/CdTe/CdSiₓTeᵧ/p-Si/ZnTe:Mo/Au با استفاده از شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار SCAPS-1D است. لایۀ میانی CdSiₓTeᵧ برای کاهش عدم تطابق شبکه‌ای بین CdTe و Si به‌ کار رفته و پنج نوع لایۀ بافر (CdS، In₂S₃، ZnO، ZnSe، ZnS) در ضخامت‌های 10 تا 100 نانومتر بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی در شرایط ایدئال نشان می‌دهد که ساختار بهینه‌شده قادر است به بازدهی تبدیل انرژی42/28% دست یابد (V_OC = 0.838 V، J_SC = 43.46 mA/cm²، FF = 86.11%). تحلیل بازدهی کوانتومی خارجی نشان می‌دهد که ساختار پیشنهادی پاسخ طیفی گسترده‌ای از 350 تا 1100 نانومتر دارد. مطالعه همچنین نشان می‌دهد که چگالی حالات سطح مشترک کمتر از cm^-2 10¹⁶ برای عملکرد بهینه ضروری است. این نتایج نظری بالاتر از سلول‌های CdTe معمولی (1/22%) و سلول‌های سیلیکونی پیشرفته (7/26%) است، اما نیازمند اعتبارسنجی تجربی برای تحقق عملی می‌باشد.</strong> https://energy.kashanu.ac.ir/article_115222_d917fba1a0ae618d48d11d383a89f7f2.pdf