بررسی کمی تاثیر نانوتخلخل‌های سطحی سیلیکون و دما بر چگالی جریان اتصال کوتاه و ولتاژ مدار باز در سلول‌های خورشیدی

محورهای موضوعی : نانومواد

نسرین صالحی ^{1 *} , مجتبی واحدی ² , محمد مهدی حسینی ³

1 - دانشکده علوم پایه، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
2 - دانشکده فنی و مهندسی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران
3 - دانشکده فنی و مهندسی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

تاریخ دریافت : 1400/07/26 تاریخ پذیرش : 1400/07/26 تاریخ انتشار : 1400/07/01

کلید واژه: سلول خورشیدی, چگالی جریان اتصال کوتاه, نانوتخلخل سیلیکون, وابستگی دمایی, ولتاژ مدار باز,

چکیده مقاله :

در این مقاله به بررسی رفتار دمایی چگالی جریان اتصال کوتاه (Jsc) و ولتاژ مدار باز (Voc) (در بازه دمایی °C 25-120) در دو نمونه سلول خورشیدی یکی با لایه دارای نانوتخلخل‌های سطحی سیلیکون و دیگری بدون تخلخل پرداخته شد. نتیجه محاسبات حاکی از آن است که تغییرات دمایی گاف نواری عامل اصلی در توجیه رفتار کاهشی ولتاژ مدار باز (در حدود mV/°C 5/2) و رفتار افزایشی جریان اتصال کوتاه (در حدود mV/°C 02/0) در این نمونه‌ها به ترتیب ناشی از افزایش جریان اشباع معکوس دیودی، Js(T) و گسترش جذب طیف خورشید در ناحیه فروسرخ می‌باشد. همچنین بزرگتر بودن جریان اتصال کوتاه و ولتاژ مدار باز و افزایش بازده در قطعه متخلخل در مقایسه با نمونه بدون تخلخل ناشی از افت بازتابندگی سطحی در نمونه دارای نانوتخلخل‌های سطحی می‌باشد. محاسبات نظری ما نشانگر افزایش مقاومت متوالی و کاهش ضریب پرکنندگی قطعه متخلخل نسبت به نمونه عادی است که می‌تواند ناشی از ساختار هندسی اتصال اهمی و حضور ستون‌های سیلیکونی در سطح قطعه، در نقش مانع برای حرکت افقی حامل‌های نوری باشد.

منابع و مأخذ:

• K. Basua, H. Dhasmanab, N. Udayakumarc, Firoz Khand, D. K. Thakur, Solar Energy Materials and Solar Cells, 94, 2010, 6.


• Yuan, Y Zhang, L Zhou, G Zhang, Joule, 3, 2019, 4.


• Gao, T. Liu, C. Zhong, G. Zhang, Y Zhang, ACS Energy Letters, 3, 2018, 7.


• A. Roghabadi, F.A. Roghabadi, N. Ahmadi, V. Ahmadi, A. Di-Carlo, Solar Energy, 173, 2018, 273.


• Kumar, S. Kumar, Polymer Journal, 49, 2017, 85.


• A. Kamarudin, A.A. Khan, C. Williams, G. Rughoobur, Electrochimica Acta, 222, 2016, 195.


• H.M. Sakho, O.S. Oluwafemi, Nanomaterials for Solar Cell Applications, 57, 2019, 377.


• Malgras, A. Nattestad, J.H. Kim, S.X. Dou, Science and Technology of Advanced Materials, 15, 2017, 379.


• Goetzberger, Solar Energy Materials & Solar Cell, 74, 2002, 1.


• Vitanov, M. Kamenova, N. Tyutyundzhiev, M. Delibasheva, E. Goranova, M. Peneva, Thin Solid Films, 297, 1997, 299.


• Koshida, H. Koyama, Materials Research Society Symposium Proceedings, 256, 1992, 219.


• Yang, Fundamental of Semiconductor Devices, McGraw-Hill, 1978.


• Scholz, D. Peros, M. Wagner, M. Bohm, 2^nd World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Wien, 1998.


• M. Sze, Semiconductor Devices, Physics and Technology, Wiley, 1985.


• E. Ahmad, H.M.S. Hussein, H.H. El-Ghetany, Renewable Energy, 28, 2003, 1159.


• Koyama, M. Araki, Y. Yamamoto, N. Koshida, Applied Physics A, 30, 1991, 3606.


• Y. Yerokhov, I.I. Melnyk, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 3, 1999, 291.


• J. Singh, Semiconductor Optoelectronics, McGraw-Hill, 1995.474.