استفاده از ترکیبات Perovskite/CIGS برای طراحی سلول خورشیدی دوپیوندی با بازدهی بالا به منظور کاربرد در تجهیزات دریایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید رجائی

2 آزمایشگاه تحقیقاتی نانوفوتونیک و اپتوالکترونیک، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه شهید رجائی، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به طراحی یک سلول خورشیدی دوپیوندی با استفاده از پروسکایت C‌IGS به منظور استفاده از آن به عنوان یک منبع انرژی پاک در تجهیزات دریایی پرداخته می‌شود. در طراحی این ساختار، ابتدا سلول خورشیدی بالایی با لایه جاذب پروسکایت با شکاف باند eV9/1 و سلول خورشیدی زیرین با لایه جاذب CIGS با شکاف باندeV4/1 شببه‌سازی شده‌اند. با توجه به اینکه شکاف باند پروسکایت و CIGS هر دو قابل تنظیم هستند، این دو ماده به عنوان لایه جاذب در سلول خورشیدی دوپیوندی می‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشند. برای اتصال دو سلول بالا و پایین از معماری چهارترمیناله استفاده شده است. در این ساختار از پیوند همگون پروسکایت نوع n و نوع p استفاده شده که وظیفه انتقال و جداسازی حامل‌ها به عهده میدان الکتریکی داخلی است و به دلیل کوچکتر بودن ناحیه تخلیه، نسبت به ساختار p-i-n و n-i-p، بازترکیب حامل‌ها افزایش یافته و تلفات نوری کاهش می‌یابد که منجر به افزایش بازدهی می‌شود. بازدهی سلول خورشیدی دوپیوندی طراحی شده 71/30 درصد به دست آمده است. با توجه به بازدهی این سلول خورشیدی و پایداری مناسب آن در شرایط محیطی مختلف، از این ساختار می‌توان به عنوان یک منبع انرژی پاک برای تجهیزات دریایی و ناوبری استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The use of Perovskite/CIGS to design high efficiency dual-junction solar cell for using in marine equipment

نویسندگان [English]

  • Maryam Hedayati 1
  • Saeed Olyaee 2
1 Shahid Rajaee Teacher Training University
2 Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

In this paper, a dual-junction perovskite/CIGS solar cell is designed to use in marine equipment and navigation systems as a renewable energy source. In this design, first, a top solar cell consisting of a perovskite absorber layer with band gap of 1.9 eV is simulated. Then, bottom solar cell is fabricated with a CIGS absorbent layer with a 1.4 eV band gap. Since the perovskite and CIGS band gaps are both adjustable, these two materials can act as a proper partner for an absorbent layer in a dual-junction solar cell. To connect the top and bottom cells, four‐terminal topology is used. In this structure, instead of the usual connection of p-i-n and n-i-p perovskite, n-type and p-type homojunction perovskite connection is used, in which the transfer and separation of carriers are done by an internal electric field. Due to the fact that in this structure, the discharge area is smaller, the recombination of carriers is increased, and the light losses are reduced, which will increase the absorption and efficiency of the cell. The efficiency of the designed dual-junction solar cell is obtained as 30.71%. According to this efficiency and its stability in different environmental conditions, the designed structure can be used in marine equipment and navigation systems as a renewable energy source.

کلیدواژه‌ها [English]

  • four‐terminal connection
  • homojunction
  • marine equipment
  • multijunction solar cell