وبسایت مهندسی الکترونیک و کامپیوتر

در این پژوهش از یک دیود تونلی In0.49Ga0.51P–Al0.7Ga0.3 استفاده شده و با کمک یک رویکرد بهینه سازی لایه BSF، یک سلول خورشیدی دو پیوند InGaP/GaAs توسعه یافته است. نتایج نشان می دهند که دیود تونلی In0.49Ga0.51P–Al0.7Ga0.3 انتقال الکترونها و حفره های بیشتری را نشان می دهد و منجر به بازترکیب کمتری بین سلول های بالا و پایین شده و راندمان سلول خورشیدی دو پیوند را افزایش می دهد. برای دستیابی به ولتاژ مدار باز (VOC) بالاتر، از نیمه هادی GaAs برای تطبیق با Al0.52In0.48P با شکاف باند 2.4eV استفاده شده است. این ماده در سلول پایینی به کار گرفته شده و عملکرد هتروجانکشن Al0.52In0.48P–GaAs منجر به افزایش نرخ تولید نوری افزاره در این ناحیه شده است. 

در عصر حاضر، استفاده از انرژی های نو علی الخصوص انرژی خورشیدی، به طور چشم گیری افزایش یافته است. از آنجا که انجام آزمایشات لازم در خصوص بهبود و بهینه سازی سلول های خورشیدی بسیار پر هزینه اند، قبل از انجام این آزمایشات از شبیه سازی های کامپیوتری جهت رسیدن به بازده بالاتر استفاده می شود. زیرا این روش بسیار کم هزینه تر بوده و در وقت و انرژی نیز صرفه جویی می شود. نرم افزار سیلواکو یکی از نرم افزارهای بسیار عالی برای شبیه سازی این نوع از ادوات می باشد. 

شبیه سازی سلول خورشیدی در سیلواکو، نیازمند انجام تحلیل­ های الکتریکی و نوری مختلفی است و این نرم افزار به دلیل دارا بودن کتابخانه ای قدرتمند از مواد و مدلهای الکتریکی و نوری، به طور خاص برای انجام این کار استفاده می شود. 

در این پست، شبیه سازی یک مقاله بسیار معتبر با عنوان IMPACT OF TUNNEL HETEROJUNCTION (InGaP/GaA) DOPING CONCENTRTION ON THE PERFORMANCE OF InGaP/GaAs TONDEM SOLAR CELL USING SILVACO-ATLAS SOFTWARE که اخیراً در سال 2019 به چاپ رسیده ارائه شده است. 

در این پژوهش تأثیر دوپینگ ناحیه تونلی ناهمگن در سلولهای خورشیدی تاندم بررسی شده است. پیوند تونلی (InGaP/GaAs) برای سلولهای خورشیدی چند پیوند (InGaP/GaAs) جهت تعیین عملکرد الکتریکی آنها به عنوان تابعی از غلظت دوپینگ تونل مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مقاله، طراحی سلول خورشیدی InGaP/GaAs با استفاده از پیوند تونلی ناهمگونی با غلظت آلایش p--InGaP متفاوت گزارش شده و این میزان غلظت در محدوده e19-e20 می باشد. نتایج این تحقیق نشان داده که غلظت آلایش n-InGaP بر راندمان تبدیل، تراکم جریان اتصال کوتاه و ولتاژ مدار باز تأثیر دارد.

طی بررسی‌های انجام شده، تا سه دهه آینده به 10 تا 30 تراوات انرژی پاک در سال نیازمندیم. در حال حاضر، مصرف انرژی در جهان تقریباً 12 تا 13 ترا وات در سال است. انرژی خورشیدی که در مدت یک ساعت به سطح زمین می‌رسد می‌تواند تقاضای انرژی جهان را به مدت یک سال تأمین کند. با رشد جمعیت، تقاضای انرژی در حال افزایش است و منابع سوخت‌های فسیلی کاهش یافته‌اند که این انگیزه بسیار مناسبی برای تحقق و توسعه انرژی‌های تجدید پذیر خواهد بود. با وجودیکه سهم انرژیهای تجدید پذیر در برابر انرژی‌های فعلی بسیار ناچیز است اما پیش‌بینی می‌شود که این فناوری نوظهور بطور قابل توجهی انرژی آینده جهان را تولید کند. برای تولید بخش بزرگی از انرژی مورد نیاز جهان، سلول‌های خورشیدی نیاز به بهبود بیشتری دارند تا بتوانند جایگزین مناسبی برای انرژی‌های فسیلی و هسته‌ای شوند. 

در این فایل، شبیه سازی یک مقاله بسیار معتبر با عنوان Improving the performance of a multi-junction solar cell by optimizing BSF, base and emitter layers ارائه شده است. یک فایل راهنمای جامع در قالب ورد و پی دی اف  نیز جهت آموزش کدها ارائه شده است. در کنار این فایل ها، دو فایل آموزشی ویدیویی با کیفیت بالا از نحوه اجرای کدها تهیه شده که به یادگیری نحوه اجرا و جواب گرفتن از نمودار های مختلف کمک می کند.

The presence and performance of the tunnel junction layer and back surface field (BSF) layers is the chief reason behind the high efficiency of the multi-junction solar cells. In this work, the focus is on thes election of a suitable material for the tunnel junction along with introducing a new top BSF layer. The simulation work is carried out in ATLAS TCAD. The various performance parameters like open circuit voltage (VOC), short circuit current density (JSC), fill factor (FF) and efficiency (n) are extracted from the proposed solar cell model and are compared with published results to ascertain the accuracy of the present work. Other parameters like the photogeneration rate, spectral response, potential developed,electric field are also determined. I–V curve and the power curve are also plotted for the proposed model.For this proposed structure VOC= 2.668 V, JSC= 18.2 mA/cm2, FF = 88.29% and EFF = 40.879% are obtained for 1000 suns illuminated under standard AM1.5G spectrum. The obtained outputs and the modeling steps are elaborately explained.