EFFICIENCY ENHANCEMENT OF COPPER INDIUM GALLIUM DI-SELENIDE THIN FILM SOLAR CELL USING OPTIMIZED MATERIAL PROPERTIES

توجهات به سلولهای خورشیدی فیلم نازک و بویژه سلولهای CIGS (مس , ایندیوم , گالیم , دی سلناید) در سالهای اخیر به دلیل قابلیت و پتانسیل آن برای تبدیل شدن به یک سلول خورشیدی ارزان قیمت و با بازدهی بالا افزایش یافته است. در این تحقیق سلولهای خورشیدی فیلم نازک CIGS مورد مطالعه و بررسی و آزمایش قرار گرفته اند.ساختار این نوع سلول خورشیدی تشکیل شده است از یک لایه بستر که عموما از جنس شیشه است, یک لایه اتصال پشتی, لایه جاذب نور , لایه حائل, لایه پنجره و نهایتا لایه اتصال جلو. لایه حائلی که در این تحقیق برای سلول در نظر گرفته شده است از جنس ماده ایندیوم سولفاید (In2S3) می باشد. این ماده بعنوان جایگزینی برای ماده کادمیم سولفاید (CdS) که عموما بعنوان لایه حائل در سلولهای CIGS مورد استفاده قرار می گیرند در نظر گرفته شده است. ویژگی های ساختاری , الکتریکی و نوری هر یک از لایه های سازنده سلول بر روی عملکرد و بازدهی آن موثر میباشد. لذا هدف این تحقیق یافتن و متعاقبا پیشنهاد مقدار ضخامت بهینه و همچنین مقادیر بهینه برای پارامترهای الکتریکی و نوری برای هر یک از لایه های فوق الذکر جهت رسیدن به یک سلول با عملکرد و بازدهی بهینه میباشد. پارامترهای الکتریکی و نوری که در این تحقیق مورد مظالعه قرار گرفته اند عبارتند از شکاف انرژی (Eg), پیوستگی الکترون (Xe), ثابت جذب نور, چگالی ناخالصی. در این تحقیق عملکرد سلول فیلم نازک CIGS با استفاده از نرم افزار شبیه ساز scaps و از طریق روشهای عددی شبیه سازی و مورد مطالعه قرار کرفت. شبیه سازی ابتدا از یک مدل استاندارد پایه ای آغاز گردید.این مدل پایه معتبر ترین مدل برای سلول خورشیدی فیلم نازک CIGS میباشد که بهترین مقاط شروع برای شبیه سازی دقیق و کامل از عملکرد سلول در اختیار می گذارد و مقادیر اولیه مشخصه های مواد لایه های سازنده را در بر دارد. از آنجائیکه لایھ ھای تشکیل دھنده سلول لایھ ھای ترکیبی ھستند , خواص و ویژگی ھای الکتریکی و نوری آنھا تابعی از ترکیب ماده میباشد. لذا شبیه سازی با تغییر ترکیب لایه ها و بررسی عملکرد و بازدهی سلول درهر مرحله ادامه یافته و نتایج حاصله در ھر مرحله با مراحل قبل و ھمچنین با نتایج حاصل از تحقیقات تجربی بر روی سلول ھای واقعی مقایسھ و این روند تا دستیابی بھ ترکیب ھای بهینه با مقادیر بهینه برای پارامترهای الکتریکی و نوری ادامه یافت. نهایتا یک سلول متشکل از لایه های بهینه سازی شده تعریف و شبیه سازی بر روی آن انجام پذیرفت. نتیجھ این بھینھ سازی افزایش بازدھی سلول خورشیدی فیلم نازک در مقایسھ با سلول های ساخته شده پیشین بود.