Підвищення ефективності перетворення сонячних елементів шляхом еволюційної оптимізації з використанням генетичних алгоритмів
Анотація
У цьому дослідженні ми пропонуємо новий метод на основі генетичних алгоритмів для оптимізації продуктивності сонячних елементів з проміжною смугою (IBSC). Наш підхід має на меті максимізувати ефективність фотоелектричного перетворення за рахунок ретельної оптимізації геометричних та фізичних параметрів структури IBSC, яка повинна бути частково заповнена. Це заповнення забезпечує наявність як порожніх станів у проміжній смузі (IB) для приймання електронів з валентної зони (VB), так і заповнених станів для надання електронів до зони провідності (CB). Нещодавно дослідження виявили вплив заселення IB на ефективність елемента та розрахували оптимальну ефективність для пристроїв IB. Аналітичний вираз для оптимального заповнення IB був використаний для різних сценаріїв, що включають силу зв'язку IB-CB та ширину області IB. У цій роботі ми вивчали вплив рівня енергії проміжної смуги, ефекти легування на ефективність, струм короткого замикання, напругу холостого ходу, коефіцієнт заповнення, а також паразитні ефекти, такі як послідовний і шунтувальний опори, для валідації нашого підходу.
Завантаження
Посилання
W. Shockley, and H.J. Queisser, Journal of Applied Physics, 32, 510 (1961). https://doi.org/10.1063/1.1736034.
M.Y. Simmons, H.M. Al-Allak, A.W. Brinkman, and K. Durose, J. Cryst. Growth, 117, 959 (1992). https://doi.org/10.1016/0022-0248(92)90892-M
J. Ramanujam, A. Verma, B. González-díaz, et al., Prog. Mater. Sci. 82, 294 (2016). https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.03.005
M.A. Green, Joule, 3, 631 (2019). https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.02.010
M. Bošnjaković, R. Santa, Z. Crnac, and T. Bošnjaković, Sustainability, 15, 1 (2023). https://doi.org/10.3390/su151511888
H. Zhang, Z. Yu, C. Zhu, R. Yang, B. Yan, and G. Jiang, Environ. Pollut. 320, 121066 (2023). https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121066
V.V. Tyagi, N.A.A. Rahim, N.A. Rahim, and J.A.L. Selvaraj, Renew Sustain Energy Rev. 20, 443 (2013). https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.09. 028
M. Hosenuzzaman, N.A. Rahim, J. Selvaraj, M. Hasanuzzaman, Renew Sustain Energy Rev. 41, 284 (2015). https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.08. 046
D. Suthar, P.S.L. Himanshu, et al., Solid State Sci. 107, 106346 (2020). https://doi.org/10. 1016/j.solidstatesciences.2020.106346
S. Rashel, A. Ahmed, A. Sunny, and S. Rahman, Sol Energy Mater. Sol. Cells, 221, 110919 (2021). https://doi.org/ 10.1016/j.solmat.2020.110919
K. Kumari, A. Jana, A. Dey, et al. Opt Mater. 111, 110574 (2021). https://doi.org/10.1016/j. optmat.2020.110574
D. Suthar, P.S.L. Himanshu, et al., Solid State Sci. 107, 106346 (2020). https://doi.org/10. 1016/j.solidstatesciences.2020.106346
E. Shalaan, E. Ibrahim, F. Al-Marzouki, M. Al-Dossari, Appl Phys A: Mater. Sci. Process. 126, 852 (2020). https://doi.org/10.1007/s00339-020-04045-9
H. Hamdi, and S. Valette, J. Appl. Phys. 51, 4739 (1980). https://doi.org/ 10.1063/1.328303
H. Asano, S. Tsukuda, M. Kita, et al., ACS Omega, 3, 6703 (2018). https://doi.org/ 10.1021/acsomega.8b00612
B. Lakehal, Z. Dibi, and N. Lakhdar, in: The International Conference on Green Energy & Conversion Systems, (IEEE, 2017).
Y. Rahmat-Samii, E. Michielssen, (John Wiley & Sons, 1999), pp. 480.
T. Back, Evolutionary Algorithms in Theory and Practice, (Oxford, University Press, USA, 1996)
P. Chamola, and P. Mittal, Optik, 224, 165626 (2020). https:// doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165626
T. Tanaka, M. Miyabara, K. Saito, et al., Mater Sci Forum. 750, 80 (2013), https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.750.80
O. Skhouni, A. El Manouni, B. Mari, and H. Ullah, EPJ Appl. Phys. 74, 1 (2016), https://doi.org/10.1051/ epjap/2015150365
A.S. Lin, W. Wang, and J.D. Phillips, J. Appl. Phys. 105, 064512 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3093962
W. Wang, Doctoral thesis, “Intermediate Band Solar Cells based on ZnTeO”, University of Michigan, 2010.
B. Lakehal, Z. Dibi, and N. Lakhdar, Journal of Nano- and Electronic Physics, 09, 06005 (2017), https://doi.org/10.21272/jnep.9(6).06005
Авторське право (c) 2024 Брахім Лакехал, Абдельгані Дендуга
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
