تعیین پارامترهای مدار معادل سلول¬های خورشیدی آلی با استفاده از روش دو دیودی

Abstract

یکی از روش های دقیق تر برای بررسی مدار معادل سلول خورشیدی ، مدل دو دیود است که مشخصه انواع سلول¬ها مخصوصاً سلول-های خورشیدی آلی را بهتر بیان می¬کند. بر مبنای این مدل رابطه جریان - ولتاژ سلول خورشیدی به¬صورت رابطه زیر نوشته می¬شود: مدل فوق رفتار اتصال p-n را در بایاس¬های مختلف با دقت بیشتری در نظر می¬گیرد. جریان تولید شده بر اثر نور، اتصال p-n را در بایاس موافق قرار می¬دهد بنابراین مقداری جریان در اتصال و هم¬چنین مقاومت موازی با آن جاری شده و در نهایت اختلاف این جریان با جریان ایجاد شده در اثر نور Iph است که به دو سر سلول می¬رسد. ولی برحسب شرایط کار سلول، میزان جریان عبورکننده از اتصال متفاوت بوده که بیشترین اختلاف در حالت اتصال کوتاه و مدار باز سلول رخ می¬دهد. چون در حالت اتصال کوتاه تقریباً تمام جریان تولید شده بر اثر نور از ترمینال¬ها عبور می¬کند در حالی¬که در حالت مدار باز مقداری از جریان ایجاد شده بر اثر نور از اتصال p-n عبور می¬نماید بنابراین عملاً اتصال p-n در شرایط تزریق کم و زیاد کار می¬کند. مشخصه¬های تجربی سلول¬های خورشیدی شامل جریان مدار¬کوتاه Isc ، ولتاژ¬ مدار¬باز Voc، ولتاژ و جریان نقطه حداکثر توان به¬ترتیب Vm و Im ، فاکتور انباشتگی FF و بازده توان η می¬باشند. پارامترهای مدار معادل سلول¬های خورشیدی بر اساس مدل دودیودی شامل Iph (جریان نورفرودی)، Is1 ، Is2 (جریان اشباع معکوس)، n1 ، n2 (ضریب کیفیت دیود)، Rsh (مقاومت موازی) و Rs(مقاومت سری) می باشد. در این پژوهش سلول¬های خورشیدی آلی با ساختارهای زیر مورد بررسی قرار گرفتند: A: ITO/PEDOT:PSS/CuPC/C60/ CuPC /Al B: ITO/PEDOT:PSS/CuPC/C60/ CuPC / Cu نمونه¬های آزمایش شده فقط دارای کاتد متفاوت هستند. ITO لایه¬ی رسانای شفاف (آند)، فلز مس کاتد، و لایه¬ی فعال CuPC/C60 می¬باشد. جدول زیر شامل داده های تجربی و محاسبه¬شده سلول¬های خورشیدی AوB می باشد.