عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی و مدلسازی سلولهای خورشیدی با ساختار اتصالات پشتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1971;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50419;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1971
- تاریخ دفاع
- ۱۹ تیر ۱۳۹۰
- دانشجو
- آرزو اشجعی خامنه
- استاد راهنما
- ابراهیم اصل سلیمانی, علی افضلی کوشا
- چکیده
- امروزه، با توجه به محدودیت انرژی های فسیلی و مشکلات زیست محیطی، استفاده از منابع جدید و تجدید پذیر انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است. نور خورشید بزرگترین منبع انرژی در دنیا است و سلول¬های خورشیدی از پرکاربرد¬ترین ادوات تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی هستند. پایه¬ای¬ترین ساختار سلول خورشیدی یک اتصال p-n است؛ اما سرعت بازترکیب حامل¬های اقلیت در ناحیه پشتی سلول، به علت اتصال اهمی، بسیار بالا است. این امر جریان اتصال کوتاه و ولتاژ مدار باز را محدود و در نتیجه بازده ساختار را کاهش می¬دهد. اضافه کردن لایه¬ای با آلایش بیشتر در ناحیه پشتی، باعث کم شدن سرعت بازترکیب حامل های ¬اقلیت می¬شود. این ساختار¬ها، سلول¬های خورشیدی با ساختار اتصالات پشتی (BSF) نامیده می¬شوند. طراحی و ساخت این نوع سلول¬ها، به ویژه با روی کار آمدن نسل¬های جدید سلول¬های خورشیدی، از تکنولوژی بالاتری برخوردار است و بنابراین باید بین ساختار و تکنولوژی هماهنگی فنی و اقتصادی برقرار گردد. در این پایان نامه اثر پارامتر های مختلف، مثل ضخامت و آلایش ناحیه های اتصال پشتی و بیس بر پارامتر¬های خروجی سلول از جمله بازده، ولتاژ مدار باز وجریان اتصال کوتاه و فاکتور پرکنندگی در سلول سیلیسیومی با استفاده از شبیه سازی دو بعدی تحقیق شده است. همچنین ما نتایج را برای سلول های با و بدون اتصال پشتی مقایسه و نتایج را با استفاده از مدل های ارائه شده تحلیل کرده ایم. اثر باریک شدن گاف انرژی (ناشی از آلایش سنگین ناحیه اتصال پشتی) و میدان افقی (ناشی اتصالات الکتریکی شبکه ای) در شبیه سازی ها در نظر گرفته شده اند. بر اساس نتایج، سلول خورشیدی با اتصال پشتی با استفاده از پارامتر های ضخامت و آلایش اتصال پشتی و بیس بهینه شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که سلول با اتصال پشتی بر خلاف سلول معمولی با کم شدن ضخامت بازده اش افزایش می یابد.
- Abstract
- Nowadays, because of the limitation of the fossil energy sources and also the environmental problems, it is inevitable to use new and renewable energies instead of fossil energies. The sun is the biggest source of energy on the earth and solar cells are the most practical device to convert the energy of sun to the electricity. In conventional p-n-junction solar cells, the minority carrier recombination velocity at the back surface is very high due to the ohmic contact. Recombination at the back surface limits both the short-circuit current density and the open-circuit voltage of the cell. The addition of a low-high (L-H) junction near the back surface of the solar cell can result in an effective surface recombination velocity which is much lower than the actual surface recombination velocity. The design and fabrication of such cells, named Back Surface Field (BSF) solar cells, especially in new generation of cells, need higher technologies. Then the process should have been optimized to balance economical and technological issues. So, in this thesis, the influence of various parameters such as BSF doping, BSF thickness, base doping and base thickness on open circuit voltage, short circuit current, fill factor and performance of silicon solar cell is investigated using 2-D software simulation. Also we compare the results of BSF and none BSF solar cells and then analyze them with the models of BSF structure which has been introduced. The band gap narrowing effect (caused by heavy doping in BSF area) and horizontal field (caused by considering contacts as grid ones) are considered in the simulations. In the base of the results, the BSF structure is optimized by the parameters, namely thickness and doping of BSF and base region. Our results indicate that in BSF solar cells, in spite of conventional ones, the efficiency become higher with decreasing base thickness. In addition, this thesis, considering the recent trend to heterojunction solar cells, presents a new structure of back surface field for the GaAs solar cells. Also the simulations are done to compare the new structure with conventional and also with some compound- layer- BSF. The results show the 2% improvement in efficiency. The analyze and confirmation of the results, have been done by the band-structure simulations in every important case.
