基于CIGS的太阳能电池的定性设计和优化,具有Sn2S3后面表面场:实现21.83%效率的计划
Md Ferdous Rahman1,2, Md Kamrul Hasan1, Mithun Chowdhury1
1Advanced Energy Materials and Solar Cell Research Laboratory, Department of Electrical and Electronic Engineering, Begum Rokeya University, Rangpur, 5400, Bangladesh.
Heliyon
|December 21, 2023
概括
这项研究对铜二二化物 (CIGS) 太阳能电池进行了数值研究,优化了缓冲层,并引入了硫化锡 (Sn2S3) 背面场 (BSF). 改进的CIGS太阳能电池设计实现了21.83%的功率转换效率,同时降低了吸收器厚度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- 传统的基于铜二二化物 (CIGS) 的太阳能电池比化无形 (a-Si:H) 和化 (CdTe) 等旧技术的效率更高.
- 优化缓冲层和后表面场 (BSF) 对于提高CIGS太阳能电池的光伏 (PV) 性能至关重要.
- 减少CIGS吸收层的厚度可以显著降低制造成本.
研究的目的:
- 通过SCAPS-1D模拟,对基于CIGS的太阳能电池的光伏性能进行数值研究.
- 评估不同缓冲层 (CdS,ZnSe,ZnS:In) 和一种新的锡硫化物 (Sn2S3) BSF对CIGS太阳能电池效率的影响.
- 分析物理特性对光伏参数的影响,并确定提高设备性能和降低成本的策略.
主要方法:
- 使用SCAPS-1D太阳能模拟器进行数值模拟.
- 缓冲层 (CdS,ZnSe,ZnS:In) 的系统变化和Sn2S3 BSF的结合.
- 详细分析物理参数,包括层厚度,兴奋剂度和缺陷密度.
主要成果:
- 采用ZnS:In作为缓冲层和Sn2S3作为BSF的优化结构实现了21.83%的功率转换效率 (PCE).
- 显著减少0.80微米的CIGS吸收器厚度被发现是高效率的最佳.
- 该研究确定了影响开通电路电压 (VOC),短路电流密度 (JSC),填充因子 (FF) 和量子效率 (QE) 的关键物理特性.
结论:
- 拟议的CIGS太阳能电池设计采用ZnS:In缓冲器和Sn2S3 BSF,与传统设计相比,其表现优越.
- 集成Sn2S3 BSF和优化缓冲层有效地提高了CIGS太阳能电池的效率.
- 这项研究为开发高效的CIGS太阳能电池提供了一条具有成本效益的途径,通过减少吸收材料的使用.
关键词:
背面表面场 (BSF) 是指背面表面场.基于CIGS的太阳能电池无毒的缓冲层是一种非有毒的缓冲层.这是SCAPS-1DD.薄膜太阳能电池是一种薄膜太阳能电池.硫化 (Sn2S3) 是一种硫化.更多相关视频
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