نوآوری در فناوری انرژی خورشیدی: شبیه‌سازی و تحلیل عملکرد سلول‌های خورشیدی پربازده با لایه‌های جاذب مرکب از سیلیکون و کادمیوم تلوراید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق، دانشگاه ازاد اسلامی واحد یزد، یزد، ایران

چکیده

افزایش تقاضای انرژی جهانی و نگرانی‌های زیست‌محیطی، توسعه 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. لایه میانی CdSiₓTeᵧ برای کاهش عدم تطابق شبکه‌ای بین CdTe و Si به‌کار رفته و پنج نوع لایه بافر (CdS، In₂S₃، ZnO، ZnSe، ZnS) در ضخامت‌های 10 تا 100 نانومتر بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی در شرایط ایده‌آل نشان می‌دهد که ساختار بهینه‌شده قادر است به بازدهی تبدیل انرژی 42/28% دست یابد (VOC = 0.838 V، JSC = 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 1016 سانتی‌متر مربع 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 هست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار