通过SCAPS-1D进行铜硫化物 (CuSbS2) 太阳能电池的数值研究
Nancy Obare1, Wycliffe Isoe1, Amos Nalianya1
1Department of Physics, Masinde Muliro University of Science and Technology, P.O Box 190-50100, Kakamega, Kenya.
Heliyon
|March 8, 2024
概括
铜反硫化物 (CuSbS2) 薄膜显示出太阳能发电的前景. 模拟优化了高效光伏电池的层厚度和兴奋剂,达到16.17%的效率.
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.
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 铜反硫化物 (CuSbS2) 是一个有前途的,少有毒的,高度吸收的材料用于光伏应用.
- 优化基于CuSbS2的太阳能电池的结构对于提高它们在能源生产中的性能至关重要.
研究的目的:
- 使用SCAPS-1D.模拟和分析铜硫化物 (CuSbS2) 薄膜的光伏特性.
- 确定各种层 (FTO,CdS,Carbon,CuSbS2) 的最佳厚度以及CuSbS2吸收层的理想补充剂度.
- 调查缺陷对光伏电池性能的影响.
主要方法:
- 使用太阳能电池电容模拟器 (SCAPS-1D) 进行模拟和分析.
- 检查了氧化 (FTO),硫化 (CdS),碳 (C) 和CuSbS2层的厚度的变化.
- 分析了玻璃/FTO/n-CdS/p-CuSbS2/C/Au光伏电池结构中的CuSbS2光活性层内的缺陷和剂度的影响.
主要成果:
- 确定了最佳厚度:CuSbS2的300nm,碳孔输送层 (HTL) 的50nm,n-CdS电子输送层 (ETL) 的100nm.
- 实现了0.9389V的模拟开通电压 (Voc),短路电流密度 (Jsc) 为28.32mA/cm2,填充系数 (FF) 为60.8%,太阳能电池效率为16.17%.
- 确定缺陷的增加减少了载体寿命和扩散长度,最佳吸收层兴奋剂度为10^18厘米-3.3.
结论:
- 模拟结果表明CuSbS2作为光伏能源生产的高效材料的潜力.
- 优化层厚度和兴奋剂度对于最大限度地提高太阳能电池性能至关重要.
- 了解缺陷的作用对于进一步提高基于CuSbS2的太阳能电池的效率和稳定性至关重要.
