شبیه سازی مقاله Design and optimization of ARC less InGaP-GaAs single--multi-junction solar cells with tunnel junction and back surface field layers

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 صورتیکه یک نیمه هادی نوع  n در کنار نیمه هادی دیگری از نوع p قرار گیرد؛ یک پیوند p-n تشکیل می شود و الکترونهای سمت n  به سمت p رفته و حفره‌ها نیز در جهت عکس حرکت الکترون‌ها حرکت می کنند. در این میان، در ناحیه مرزی این دو نیمه هادی، ناحیه تخلیه به وجود می آید. این ناحیه خالی از هر نوع حاملی است. در این حالت در لبه مرز در سمت نیمه هادی نوع n، اتم‌ها الکترون‌های خود را از دست داده‌اند و یون‌های مثبت تشکیل شده است. در سمت p نیز با انتقال حفره‌ها، یون‌های منفی به جا مانده‌اند، بنابراین یک میدان الکتریکی بین یون‌های مثبت و منفی بوجود می‌آید. بزرگتر شدن این ناحیه در اثر عوامل مختلف، مانع از انتقال بیشتر حامل‌های جریان می‌شود. 

در این پست شبیه سازی یک مقاله با عنوان Design and optimization of ARC less InGaP/GaAs single-/multi-junction solar cells with tunnel junction and back surface field layers که در سال 2018 در ژورنال Superlattices and Microstructures که یک ژورنال بسیار معتبر در زمینه ادوات نوری و الکتریکی می باشد چاپ شده ارائه شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده بسیار مشابه آنچه در مقاله ذکر شده اند می باشند و از دقت بسیار بالایی برخوردارند. نتایج بدست آمده به شرح زیر است:

InGaP SJSC

---------------------------

JscmAcm2=20.1579 

Voc=1.41568 

FF=84.8897 

Eff=17.7449 

GaAs SJSC

---------------------------

JscmAcm2=34.2686 

Voc=1.02644 

FF=88.2007 

Eff=22.7253 

InGaP/GaAs DJSC

---------------------------

JscmAcm2=14.1974 

Voc=2.42066 

FF=91.5219 

Eff=23.0396 

TJ=InGaP

---------------------------

JscmAcm2=15.8448 

Voc=2.42361 

FF=91.1076 

Eff=25.6278 

TJ=GaAs

---------------------------

JscmAcm2=14.1974 

Voc=2.42066 

FF=91.5219 

Eff=23.0396 

TJ=AlGaAs

---------------------------

JscmAcm2=15.4834 

Voc=2.42305 

FF=91.2129 

Eff=25.0664 

TJ=---

---------------------------

JscmAcm2=19.2805 

Voc=1.17547 

FF=74.7739 

Eff=12.4133 

BSF=AlInGaP

---------------------------

JscmAcm2=20.77 

Voc=2.43073 

FF=86.5752 

Eff=32.0165