Вплив буферного шару ZnS на ефективність сонячних елементів CIGS

  • Лаїд Абделалі aЛабораторія прикладних матеріалів, Університет Джиллалі Ліабес Сіді-Бель-Аббес, Алжир https://orcid.org/0009-0009-9173-3835
  • Хамза Абід Лабораторія прикладних матеріалів, Університет Джиллалі Ліабес Сіді-Бель-Аббес, Алжир
  • Ікрам Зідані Лабораторія прикладних матеріалів, Університет Джиллалі Ліабес Сіді-Бель-Аббес, Алжир https://orcid.org/0009-0003-8900-5261
  • Аісса Мексі bВідділ електротехніки Університет наук і технологій Орану, Алжир, Ель Мнауер, Оран, Алжир https://orcid.org/0009-0007-1698-5069
  • Заїд Бендауді Відділ електротехніки та автоматики, Університет Релізану, Алжир
  • Абделлах Бугенна Лабораторія електротехніки Орана, Департамент електроніки, Факультет електротехніки, Університет наук і технологій Орана (MB-USTO), Оран, Алжир https://orcid.org/0000-0003-3492-5418
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-50
Ключові слова: буферний шар (ZnS), CIGS, сонячна батарея, оптимізація, Silvaco-Atlas

Анотація

Тонкоплівкові сонячні елементи на основі Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) наразі є одними з найефективніших. Сульфід цинку (ZnS) є найкращим буферним шаром, який використовується в сонячних елементах на основі CIGS, оскільки він нетоксичний і має широку заборонену зону. У цьому дослідженні ми представляємо моделювання сонячної батареї CIGS з буферним шаром ZnS, виконане за допомогою симулятора Silvaco-Atlas. Ми досягли ефективності 24,13%, струму короткого замикання 37,81 мА/см2, напруги холостого ходу 740 мВ і коефіцієнта заповнення 78,78% при ширині забороненої зони близько 1,41 еВ, що відповідає відношенню x 0,5. Фотоелектричні характеристики сонячної батареї ZnS/CIGS покращуються шляхом оптимізації впливу параметрів шару, таких як товщина, щільність акцепторів і донорів поглинача CIGS і буферного шару ZnS. Для акцептора ZnS товщиною 0,035 мкм з щільністю 6 × 1017 см-3 і донора CIGS товщиною 3 мкм з щільністю 1018 см-3 максимальна ефективність покращилася до 27,22%.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

H. Heriche, Z. Rouabah, and N. Bouarissa, Int. J. Hydrogen Energy, 42(15), 9524-9532 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijhyden.2017.02.099

P. Jackson, R. Wuerz, D. Hariskos, E. Lotter, W. Witte, and M. Powalla, Rapid Research Letters. 10(8), 583 (2016). https://doi.org/10.1002/pssr.201600199

D. Hariskos, S. Spiering, and M. Powalla, Thin Solid Films. 480, 99-109 (2005). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.11.118

M.A. Green, Y. Hishikawa, E.D. Dunlop, D.H. Levi, J. Hohl- Ebinger, M. Yoshita, and W.Y. Ho‐Baillie Anita, Solar cell efficiency tables (Version 53), Prog. Photovolt Res. Appl. 27, 3–12 (2019). https://doi.org/10.1002/pip.3102

T.M. Friedlmeier, P. Jackson, A. Bauer, D. Hariskos, O. Kiowski, R. Wuerz, and M. Powalla, IEEE Journal of Photovoltaics 5(5), 1487-1491 (2015). https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2458039

S. Spiering, A. Nowitzki, F. Kessler, M. Igalson, and H. A. Maksoud, Solar Energy Materials and Solar Cells, 144, 544-550 (2016), https://doi.org/10.1016/j.solmat.2015.09.038

T. Törndahl, A. Hultqvist, C. Platzer-Björkman, and M. Edoff, in: Proceedings Volume 7603, Oxide-based Materials and Devices International Society for Optics and Photonics, (San Francisco, California, United States, 2010), p. 76030D https://doi.org/10.1117/12.846351

M.A. Olopade, O.O. Oyebola, and B.S. Adeleke, Adv. Appl. Sci. Res. 3, 3396 (2012).

T. Kobayashi, T. Kumazawa, Z.J.L. Kao, and T. Nakada, Energy Mater. Sol. Cells, 119, 129 (2013). https://doi.org/10.1016/solmat.2013.05.052

M. Fedawy, S.M. Ali, and T. Abdolkader, Journal of Advanced Research in Materials Science, 42(1), 1 (2018).

M.A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E.D. Dunlop, D.H. Levi, and H. Baillie, Solar cell efficiency tables (version 49), Prog. Photovolt: Res. Appl. 25(1), 3 (2017), https://doi.org/10.1002/pip2855

N. Khoshsirat, N.A. Yunus, M.N. Hamidon, S. Shafie, and N. Amin, Optik, 126(7-8), 681 (2015). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.02.037

M. Mostefaoui, H. Mazari, S. Khelifi, A. Bouraiou, and R. Dabou, Energy Procedia, 74, 736 (2015). https://doi.org/10.1016/j.egpro.2015.07.809

F. Za'Abar, A.W. Zuhdi, M.S. Bahrudin, S.F. Abdullah, M.N. Harif, and A.H. Hasani, in: 2018 IEEE International Conference on Semiconductor Electronics (ICSE), (IEEE, Kuala Lumpur, Malaysia, 2018), pp. 209-213. https://doi.org/10.1109/SMELEC.2018.8481289

J. Park, and M. Shin, Energies, 11(7), 1785 (2018). https://doi.org/10.3390/en11071785

M.B. Hosen, A.N. Bahar, M.K. Ali, and M. Asaduzzaman, Data Brief. 14, 246 (2017). https://doi.org/10.1016/j.dib.2017.07.054

T. Shawky, M.H. Aly, and M. Fedawy, IEEE Access, 9, 75283 (2021). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3080391

A. Sylla, S. Touré, and J.P. Vilcot, Int. J. Sci. Res. 6(11), 855 (2017). https://doi.org/10.4236/ampc.2011.13014

K. Luo, Y. Sun, L. Zhou, F. Wang, and F. Wu, Journal of Semiconductors, 38(8), 084006 (2018). https://doi.org/10.1088/1674-4926/38/8/084006

J. Park, and M. Shin, Energies, 11(7), 1785 (2018). https://doi.org/10.3390/en11071785

H.I. Abdalmageed, M. Fedawy, and M.H. Aly, Journal of Physics: Conference Series, 2128(1), 012009 (2021). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2128/1/012009

S. Tobbeche, S. Kalache, M. Elbar, M.N. Kateb, and M.R. Serdouk, Optical and Quantum Electronics, 51(8), 1 (2019). https://doi.org/10.1007/s11082-019-2000-z

SILVACO, Inc. ATLAS User’s Manual device simulation software. 701 Patrick Henry Drive, Bldg. 2 March 20, (2012).

N. Khoshsirat, and N.A. Yunus, in: 2013 IEEE Conference on Sustainable Utilization and Development in Engineering and Technology (CSUDET), (IEEE, Selangor, Malaysia, 2013) pp. 63-67. https://doi.org/10.1109/CSUDET.2013.6670987

J.M. Olson, D.J. Friedman, S. Kurtz, Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, West Sussex, first ed. (John Wiley and Sons, 2003), pp. 567-616. https://doi.org/10.1002/0470014008

J. Raymond, and I. Kilway. Thesis; Five- Junction Solar Cell Optimization Using Silvaco-Atlas, in: Naval Postgraduate School, (Monterey, California, 2017). https://doi.org/NSN 7540-01-280-5500

SILVACO, solarex12, in: Thin Film Tandem Solar Cell, (2015). http://www.silvaco.com/examples/tcad/section45/example12/index.html

Опубліковано
2024-12-08
Цитовано
Як цитувати
Абделалі, Л., Абід, Х., Зідані, І., Мексі, А., Бендауді, З., & Бугенна, А. (2024). Вплив буферного шару ZnS на ефективність сонячних елементів CIGS. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 427-432. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-50
Номер
№ 4 (2024): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2024 Лаїд Абделалі, Хамза Абід, Ікрам Зідані, Аісса Мексі, Абделлах Бугенна, Заїд Бендауді

Ліцезія Creative Commons

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).