عنوان

مدلسازی سلول های خورشیدی هیبریدی چند اتصالی برای جذب نور مادون قرمز

پ۲۸۸۸۱

per

مدلسازی سلول های خورشیدی هیبریدی چند اتصالی برای جذب نور مادون قرمز

زینب شکرالهی

فیزیک

۱۴۰۱

۱۰۷ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

فوتونیک

۱۴۰۱/۰۶/۲۳

سلول های خورشیدی تک لایه، به دلیل جذب محدود مواد و طیف وسیع خورشیدی در نواحی فرابنفش و مرئی و مادون قرمز، کارایی مناسبی از خود نشان نمی دهند. حدود 47 درصد طیف خورشید مربوط به ناحیه ی فروسرخ، 46 درصد مربوط به ناحیه ی مرئی و تنها 7 درصد مربوط به ناحیه ی فرابنفش است. همچنین بدلیل اینکه نواحی فرابنفش دارای فرکانس بالا و طول موج های کوچکتری نسبت به سایر نواحی می باشند، انرژی بسیار بالایی دارند که همین مسئله باعث درصد زیادی پراکندگی نوری در حین برخورد به سلول می شود. بنابراین برای دستیابی به بازدهی بالاتر در سلول های خورشیدی باید جذب در دوناحیه ی مرئی و فروسرخ قوی تر شود. از طرفی هم انرژی بخش فروسرخ به دلیل بلند بودن طول موج ها، ممکن است جذب سلول نشده و از آن عبور کند. سالهاست که در رویکردهای جدید از سلول های خورشیدی، از ساختارهایی با بیش از یک لایه جاذب بصورت دو، سه، چهار و...اتصالی با گاف های باندی باریکتر در اتصالات زیرین، بخش طیف مادون قرمز را مورد استفاده قرار داده اند. که حاصل کار ما، شبیه سازی ساختارهای دواتصالی(تاندم) در فضای نرم افزار اسکپس به منظور دستیابی به راندمان تبدیل بالاتر نسبت به تک سلول می باشد.در این پایان نامه دو سلول بالایی آلی و پروسکایتی با لایه های فعال p3ht:pc70bm و Cs2AgBi0.75Sb0.25Br6 را شبیه سازی کرده ایم. سلول های بعدی که از نوع آلی،سیلیکونی و پروسکایت می باشند که به عنوان سلول پایینی تحت سه طیف تابشی عبوری از سلول بالایی آلی در سه ضخامت مختلف 50، 100 و 150نانومتری ماده ی p3ht:pc70bm ، و طیف عبوری از سلول بالایی پروسکایتی در ضخامت 400 نانومتری Cs2AgBi0.75Sb0.25Br6مورد بررسی قرار گرفته است. بیشینه بازدهی برای ساختار تاندم چهار ترمینالی، به ازای ضخامت 150 نانومتری لایه فعال p3ht:pc70bm، با سلول پایینی سیلیکونی، حدود 25.86% است و به ازای سلول بالایی Cs2AgBi0.75Sb0.25Br6 حدود 36.80% بازدهی می دهد.

Single-layer solar cells due to the limited absorption of the semiconductors and the wide-range solar spectrum from the ultraviolet up to the infrared regions, do not have the ability to achieve high efficiency. On the other hand, about 47% of the solar spectrum relates to the infrared region, 46% relates to the visible region, and only 7% is in the ultraviolet region. Also, because ultraviolet regions have higher frequency and shorter wavelength compared to other regions, they have very high energy, which causes a large percentage of light scattering when it hits the cell. Therefore, to achieve higher efficiency in solar cells, absorption in both visible and infrared regions should be stronger. Unfortunately, due to the long wavelength of the infrared regions, it is highly possible that the light doesn’t absorb into the cell. In order to overcome this issue, structures with more than one absorber layer in the form of two, three, four, etc., connected by narrower strips at the bottom junctions, have been used to absorb photons of infrared regions. The aim of our work is to simulate tandem structures using the 1D-Scaps simulation software and investigate the effect of physical parameter on the efficiency of tandem solar cell. We have simulated two types of top cells involve the perovskite and organic subcells with p3ht:pc70bm and Cs2AgBi0.75Sb0.25Br6 active layers. The bottom cells are organic, silicon, and perovskite respectively. The maximum efficiency for the four-terminal tandem structure has been achieved about 25.86% in the case of p3ht:pc70bm organic active layer and about 36.8% for Cs2AgBi0.75Sb0.25Br6 active layer with silicon bottom cell.

Modeling of multi-junction hybrid solar cells to absorbing infrared light

‏شکرالهی،

زینب

تهیه کننده

‏عسگری،

پیرعلاِئی،

اصغر

مینا

استاد راهنما

استاد مشاور

تبریز