طراحي و شبيه سازي ساختاري نوين به منظور بهينه سازي پارامترهاي الكتريكي و نوري در سلول هاي خورشيدي CZT(S,Se)

كارشناسي ارشد

چكيده سلول¬هاي خورشيدي CZTSSe دسته¬اي از سلول¬هاي لايه¬نازك هستند كه قابليت¬هاي خوبي براي جايگزيني انواع CIGS و CdTe از خود نشان داده¬اند. بازدهي پيشرو اين سلول¬ها %6/12 بوده كه با استفاده از روش¬هاي محلولي و با حلال¬هاي هيدروزيني به ثبت رسيده است. در فصل اول اين پايان¬نامه، پس از معرفي انرژي خورشيدي و اهميت آن، با تمركز روي سلول¬هاي خورشيدي لايه¬نازك، زمينه براي تحليل و بررسي دسته كستريت¬ها (CZTS، CZTSe و CZTSSe) فراهم مي¬شود. در فصل دوم، خواص مختلف كستريت¬ها اعم از ساختار، مواد، روش¬هاي ساخت، نقص¬ها و فناوري¬ها را بررسي مي¬كنيم. محدوديت اساسي اين دسته از سلول¬ها در افزايش بازدهي، بالا بودن نرخ بازتركيب در مرز¬هاي اطراف لايه¬ جاذب مي¬باشد كه به شدت ولتاژ مدار باز را تحت تاثير قرار مي¬دهد. در فصل سوم، پس از معرفي فرايند طراحي شكاف باند درجه¬بندي شده، كاهش بازتركيب و به دنبال آن افزايش پارامترهاي خروجي سلول خورشيدي با بهره¬گيري از اين خاصيت را در دستور كار قرار مي¬دهيم. با¬ ارائه ساختار پيشنهادي سلول خورشيدي CZTSSe در فصل چهارم، شبيه¬سازي¬ها براي رسيدن به ضخامت بهينه، انتخاب شكاف باند مبنا و طراحي مدل نهايي شكاف باند به عنوان عامل اصلي بهبود بازدهي را انجام مي¬گيرد. نتايج شبيه¬سازي نشان مي¬دهد كه استفاده از دو ناحيه يكنواخت با شكاف باند 1.3 eV در دو انتهاي جاذب براي كنترل بازتركيب مفيد مي¬باشد كه البته تفاوتهايي ميان اين نواحي وجود دارد. به عبارت ديگر، حفظ چگالي جريان در عين افزايش ولتاژ مدار باز همواره بايد مد نظر قرار گيرد. براي غلبه بر اين موانع، مدل پيشنهادي نهايي براي شكاف باند لايه جاذب كه Inside Graded نام دارد در دوحالت ايده¬آل و شبه عملي معرفي مي¬شود كه اين دو مدل به ترتيب به بازدهي¬هاي %92/16 و %56/16 منجر مي¬شوند. در پايان، فصل پنجم شامل روند پيشرفت پايان¬نامه و جمع¬بندي مباحث مي¬باشد كه در آن نتايج مورد تحليل و مقايسه قرار مي¬گيرند. واژه‌هاي كليدي: سلول خورشيدي CZT(S,Se)، كستريت¬ها، بهبود بازدهي، مهندسي شكاف باند، درجه¬بندي شكاف باند.

189168

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر شهرام محمد نژاد