تحلیل وشبیه سازی بازتابگرهای بهینه در نسل جدید فناوری فیلم نازک سلول های خورشیدی

دریک سلول خورشیدی pn که ازجنس سیلیکون ساخته شده، حدود30 درصد از نور خورشیدی که به آن تابیده شده است به آسمان منعکس می شود. میزان بازتاب نور از سطح سلول به طول موج فوتون تابیده شده بستگی دارد. تاکنون در معادله ی نرخ تولید الکترون و حفره ناشی از تابش فوتون به سطح سلول خورشیدی و سپس محاسبه ی چگالی جریان ناشی از تولید این حامل ها، از بازتاب نور از سطح سلول خورشیدی صرف نظر، یا اینکه بازتاب سطحی نور عددی ثابت فرض و چگالی جریان اتصال کوتاه و دیگر پارامترهای سلول خورشیدی مستقل از بازتاب نور از سطح سلول خورشیدی محاسبه شده است. در این تحقیق ابتدا یک سلول خوشیدی pn، همانند مطالعات گذشته با صرف نظر از ترم بازتاب در معادله ی نرخ تولید حامل ها ی نوری، تحلیل و شبیه سازی گردید، سپس ترم بازتاب، در معادله ی نرخ تولید حامل های نوری وارد شد و بار دیگر سلول خورشیدی شبیه سازی و با حالت قبل مقایسه گردید. به عبارت دیگر اثر بازتاب سطحی نور مستقیماً وارد معادله ی نرخ تولید الکترون و حفره شد. این موضوع سبب کاهش چگالی نرخ تولید الکترون- حفره و در نتیجه کاهش چگالی جریان تقریباً به نصف حالت قبل گردید، که با توجه به رابطه ی نرخ تولید الکترون- حفره منطقی بود. برای شبیه سازی از مدل دریفت - دیفیوژن یک بعدی (1-d) استفاده شد و هر دو بازترکیب نوری و غیرنوری در نظر گرفته شده و معادلات دریفت - دیفیوژن با روش عددی گامل حل شدند. سپس یک پوشش ضد بازتاب به منظور جلوگیری از بازتاب فوتون ها از سطح سلول خورشیدی و ایجاد تله گذاری نور برای ساختار قبل تحلیل، طراحی وشبیه سازی گردید. در این حالت نیز در معادله ی نرخ تولید حامل های نوری، ترم بازتاب در نظر گرفته شد. این شبیه سازی نیز نشان داد که پوشش ضد بازتاب باعث شده است که کاهش نرخ تولید الکترون- حفره و در نتیجه کاهش چگالی جریان ناشی از اعمال ترم بازتاب در معادلات، تا حد زیادی جبران سازی شود. در شبیه سازی پوشش ضد بازتاب از دی اکسید سیلیکون، دی اکسید تیتانیوم ونیترید سیلیکون استفاده شد. سپس بهینه سازی پوشش ضد بازتاب انجام شد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که اعمال ترم بازتاب در معادله ی نرخ تولید،باعث کاهش چگالی جریان سلول می شود و افزودن پوشش ضد بازتاب و بهینه سازی آن برای جبران سازی کاهش چگالی جریان ناشی از اعمال بازتاب نور در معادله ی نرخ تولید، روشی موثر می باشد. لازم به ذکر است که کلیه ی شبیه سازی ها در محیط نرم افزار متلب انجام شدند.