عنوان پایان‌نامه
مطالعه و بررسی سلولهای خورشیدی چند بلوره از نوع لایه نازک
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1943;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49730
- تاریخ دفاع
- ۱۱ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- علیرضا مجاب
- استاد راهنما
- مرتضی فتحی پور
- چکیده
- در این پایان‌نامه به بررسی سلولهای خورشیدی سیلیسیمی چندبلوره و مطالعه بافت سطحی آنها پرداختهایم. سیلیسیم چندبلوره مرزدانههایی در شبکه بلوری خود دارد. این مرزدانهها منجر به ترازهای انرژی نقص میگردند که موجب کاهش فعالیت الکتریکی سلول میشود. حساسیت هر یک از پارامترهای مهم ساختار سیلیسیم چندبلوره از قبیل اندازه دانهها، ضخامت سلول خورشیدی، سرعت بازترکیب حاملها در مرزدانهها و در سطح سلول خورشیدی، طول عمر حاملها و قابلیت حرکت حاملها بر روی مشخصات خروجی سلول خورشیدی سیلیسیمی چندبلوره مورد بررسی قرار گرفته است. نشان دادهایم که در مقایسه با سایر پارامترها، حساسیت مشخصات خروجی سلول خورشیدی سیلیسیمی چندبلوره به اندازه دانهها بیشتر میباشد. سپس با توجه به اندازه دانههای مورد بررسی در سیلیسیم چندبلوره، ضخامت بهینه سلول خورشیدی را توسط شبیهسازی تعیین کردهایم. نشان دادهایم که ضخامت بهینه برای اندازه دانهها کوچکتر از حدود 40 میکرومتر، بیشتر از اندازه دانهها است. اما با افزایش اندازه دانهها بیشتر از 40 میکرومتر، ضخامت بهینه به حد اشباع رسیده و کمتر از اندازه دانهها میگردد. جهت ایجاد بافت سطحی بر روی سلولهای خورشیدی سیلیسیمی چندبلوره، روشهای زدایش توسط محلولهای اسیدی و شیاربرداری مکانیکی را مورد بررسی قرار دادهایم. وضعیت بهینه جهت بافت سطحی به روش زدایش اسیدی را توسط شبیهسازی تعیین کردهایم. همچنین زاویه بافت سطحی بهینه در روش شیاربرداری مکانیکی به صورت مثلثی شکل توسط محاسبات نظری تقریبا برابر با 53 درجه بدست آمده است که با نتایج حاصل از شبیهسازی (در حدود 50 تا 61 درجه) تطابق خوبی دارد. اما نتایج حاصل از شبیهسازی در سلولهای خورشیدی سیلیسیمی چندبلوره لایه نازک، نشان میدهد زاویه بهینه بافت سطحی مثلثی شکل تا حدود 40 تا 50 درجه کاهش مییابد. از روشهای دیگر افزایش بازدهی در سلولهای خورشیدی بر پایه قرص سیلیسیمی، ایجاد اتصالات مدفون میباشد. در این پایان‌نامه تاثیرات بافت سطحی بر میزان سایهافکنی اتصالات مدفون مورد بررسی قرار گرفته است. در سلولهای خورشیدی بدون بافت سطحی، ایجاد اتصالات مدفون به روش لیزری دارای بالاترین بازده است. نشان دادهایم که اگر از بافت سطحی استفاده شود، ایجاد اتصالات مدفون به روشهای زدایش شیمیایی نسبت به روش لیزری، منجر به بازده بالاتری میگردد.
- Abstract
- In this thesis we have investigated polycrystalline silicon solar cells and havestudiedthe effect of implementing surface texturization on the cells.The grainboundaries introduce defect levels in the bangap of polysilicon and thus degrade the electrical activity of the cell. The effect of variations in the important parameters of the polycrystalline silicon such as grain sizes, cell thickness, carrier recombination velocity at grainboundaries and at the cell surface, carrier lifetime and the mobility of carriers on the output characteristics of the cell have been investigated.Our numerical simulations predict that as compared to other parameters, grain size has the largest influence on the output characteristics of the cell.We have also proposed the optimized thickness for the cell which depends on the garin saizeof the polysilicon used for cell fabrication.For the grain sizes less than about 40 um, the optimized cell thickness is a little larger than the grain size. But for grain sizes more than 40 um, the optimized cell thickness reaches a saturated value which is less than the grain size. In order to implement surface texturization on the polycrystalline silicon solar cell, two methods vahe been investigated: the wet acidic etchant and the mechanical grooving methods. Optimized condition in wet acidic (hemispherical) texturization is obtained. Moreover for triangular shaped texturization methods obtained for example in mechanical grooving, the optimized texturing angle has been calculated to be about 53 degree. Calculated value is in good agreement with theresults obtained from simulations.In the case of thin film polycrystalline silicon solar cells, simulation results show that the optimized texturing angle reduces to about 40 to 50 degree. This can be explained in terms of incident angle and the cell grain sizes. Another method for increasing the efficiency of bulk silicon solar cells is the implementation of buried contacts. We have also studied the effect of surface texturization on the shading of buried contacts. For the solar cells without surface texturization, buried contacts made by laser show the highest efficiency. We have shown that when surface texturization is implemented on the cell, buried contacts made by chemical etching methods will show higher efficiency compared to those made by laser.
