11961

11961

طراحيورشد سلول خورشيدي تندم از جنس لايه‌هاي نامتجانس AlGaAs/GaAs/InGaAs بر روي ويفر GaAs

دكتري

برق

خردادماه1392

خردادماه1392

دكتر شهرام محمدنژاد

چكيده يكي از موفق‌ترين ساختارهاي سلول خورشيدي، ساختار چندتايييا تندم مي‌باشد كه در آن چند سلول منفرد گروه III-V را به صورت مجتمع بر رويهم قرار مي‌دهند. طراحي و ساخت سلول‌هاي چندتايي با پيچيدگي¬هاي خاصي همراه است و بايد پارامترهاي مختلفي در آن رعايت شود. لايه‌هايي كه در اين ساختار بر رويهم قرار مي‌گيرند بايد داراي تطابق شبكه باشند و به نحو بهينه تطابق جريان در بين آن‌ها برقرار شود، از طرف ديگر بايد به تقسيم مناسبنور در كل ساختار هم توجه شود. در اين پروژه، اجزاي تشكيل دهنده سلول خورشيدي چندپيوندي از جنس لايه‌هاي نامتجانس AlGaAs/GaAs/GaInAsبا جزئيات كامل مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. ابتدا طرح كلي ساختار سلول چندتاييو نحوه چينش شكاف باند زيرسلول‌ها در كنار هم بر اساس نظريه جامع حد تعادلي تعيين شد و سپس اجزاء اصلي تشكيل دهنده سلول طراحي و بهينه سازي شدند. در طي فرآيند بهينه‌سازي ساختار نويني براي پيوند تونل مياني زيرسلول‌ها ارائه شد كه موجب افزايش كيفيت عملكرد سلول چندتاييدر مقايسه با ساختارهاي قبلي در شرايط كاري يكسان شد. از نظر بهبود رفتار نوري نيز يك ساختار دو لايه براي لايه‌هاي ضد بازتابشارائه شد. يكي از مهم‌ترين چالش‌هايي كه در رشد يك‌پارچه اين ساختار با آن مواجه هستيم، عدم تطابق شبكه GaInAs با ديگر بخش‌هاي سلول است كه موجب مي‌شود تا رشد آن با تنش بسيار شديدي همراه شود. راه حل پيشنهادي استفاده از يك ساختار پلكاني با تغيير تدريجي عامل موليبه نحوي است كه در نهايت به ثابت شبكه سلول مياني (GaAs) برسيم. بدين منظور مطالعه و بررسي جهت تشخيص لايه‌ها از لحاظ ضخامت و ميزان ناخالصي هر لايهبه همراه محاسبات مربوط به آن‌ها صورت گرفته است. در نهايت طراحي ساختار بهينه براي اين سلول منجر به دست‌يابي به بازده %4/34 تحت تابش نور suns1 (AM0) شده كه در مقايسه با ساختار مشابه خود حدود %3 بهبود را نشان مي‌دهد.