مدل سازی نقش لایه بافرهای متفاوت در بازدهی سلول‏های خورشیدی لایه نازک مبتنی بر لایه جاذب استنیت متقارن CFTS با ساختار جدید

Abstract

سلول‌های خورشیدی لایه نازک مبتنی بر جاذب‌های CFTS (Cu2FeSnS4) جز جدیدترین سلول‏ها و از عناصر کم‌هزینه، غیر سمی و پایدار در سطح زمین ساخته شده‌اند و به دلیل باند گپ مستقیم در محدوده شدت تابش خورشید و ضریب جذب بالا (cm−1104) برای بهره‌وری بالا به طور گسترده مورد مطالعه قرار می‌گیرند. دستیابی به بهترین لایه بافر با هزینه پایین و عدم آلایندگی در محیط زیست یکی از چالش‏های پیشرفت این سلول‏ها می‏باشد. نقش لایه بافرهایCdS ،SnS2 ،In2S3 ، Zn(O,S) در ساختار Mo/CFTS/Buffer/SnO2/FTO مورد بررسی گرفت. از نرم افزار شبیه سازی SCAPS-1D برای مدل‏سازی استفاده شد. داده‏های شبیه سازی از مقالات معتبر استخراج شد و شرایط لایه بافرها از جمله ضخامت و نقص‏های ساختاری یکسان، دمای شبیه‏سازی K° 300 و تحت شرایط تابشی AM1.5 اعمال گردید. تحلیل نتایج خروجی، لایه بافر SnS2 به ضخامت 50 نانومتر با میزان 91/0= VOC ولت، (mA/cm2) 9/45 JSC=، % 6/55 = FF و بازدهی 4/22 درصد بهترین ساختار سلول خورشیدی طراحی شده بر راندمان خروجی را دارد. بازدهی ساختارها با بافرهای متفاوت به ترتیب برای %6/17 :CdS، % 79/9 : In2S3، % 14/21 :Zn(O,S) به دست آمد. بررسی محاسبات مربوط به آفست‏های باند رسانش و ظرفیت نیز بیانگر بهینه بودن لایه بافر SnS2 برای ساختار طراحی شده است. نتایج حاصل، خطوط پایه ضروری و جهت‏های عملی را برای ساخت سلول‏های فتوولتائیک مبتنی بر لایه جاذب CFTS با راندمان بالا را ارائه می دهد.