Розширення меж ефективності: аналіз сонячних елементів GaAs та BAs для фотоелектрики наступного покоління на основі SCAPS
Анотація
У цьому дослідженні використовується програмне забезпечення SCAPS для моделювання та аналізу напівпровідникових матеріалів арсеніду галію (GaAs) та арсеніду бору (BAs) для фотоелектричних застосувань. Ми окреслюємо методологію, підкреслюючи критичні фактори, що враховуються під час моделювання. Продуктивність сонячних елементів досліджується за допомогою кривих квантової ефективності та фотоелектричної продуктивності. Крім того, обговорюються спостережувані тенденції, ключові відмінності між GaAs та BAs, а також їх значення для розвитку високоефективних сонячних елементів.
Завантаження
Посилання
M. Tridane, A. Malaoui, and S. Belaaouad, “Numerical Simulation of pin GaAs Photovoltaic Cell Using SCAPS-1D», Biointerface Research in Applied Chemistry, 13(4), 253 (2023). https://doi.org/10.33263/BRIAC133.253
A. Kumar, M.S. Thomas, G. Pareek, A. Jain, and N. Gupta, “Performance Evolution of GaAs-Based Solar Cell Towards 30% Efficiency for Space Applications,” in: 2022 IEEE International Conference on Nanoelectronics, Nanophotonics, Nanomaterials, Nanobioscience & Nanotechnology (5NANO), (IEEE, India, 2022), pp. 1 3. https://doi.org/10.1109/5NANO53044.2022.9828955
M. Burgelman, P. Nollet, and S. Degrave, “Modelling polycrystalline semiconductor solar cells,” Thin Solid Films, 361, 527-532 (2000). https://doi.org/10.1016/S0040-6090(99)00825-1
N. Khoshsirat, N.A.Md. Yunus, “Numerical simulation of CIGS thin film solar cells using SCAPS-1D,” in: 2013 IEEE Conference on Sustainable Utilization and Development in Engineering and Technology (CSUDET), (Selangor, Malaysia, 2013), pp. 63-67. https://doi.org/10.1109/CSUDET.2013.6670987
R.M. Wentzcovitch, and M.L. Cohen, “Theory of structural and electronic properties of BAs,” J. Phys. C Solid State Phys. 19(34), 6791 (1986). https://doi.org/10.1088/0022-3719/19/34/016
A. Boudjemline, M.M. Islam, L. Louail, and B. Diawara, “Electronic and optical properties of BAs under pressure,” Phys. B: Condens. Matter, 406(22), 4272‑4277 (2011). https://doi.org/10.1016/j.physb.2011.08.043
K. Bushick, K. Mengle, N. Sanders, and E. Kioupakis, “Band structure and carrier effective masses of boron arsenide: Effects of quasi-particle and spin-orbit coupling corrections,” Appl. Phys. Lett. 114(2), 022101 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5062845
A. Saif, “High-Efficiency homojunction GaAs solar cell using InGaP as FSF and AlGaInP as BSF,” Results in Optics, 12, 100454 (2023). https://doi.org/10.1016/j.rio.2023.100454
K. Ajay, M. S. Thomas, P. Gulshan, A. Jain, et N. Gupta, “Performance Evolution of GaAs-Based Solar Cell Towards >30% Efficiency for Space Applications”, IEEE, vol. 1, N° 978, p. 3728 6654. https://doi.org/10.1109/5nano53044.2022.9828955
N. Rono, A.E. Merad, J.K. Kibet, B.S. Martincigh, and V.O. Nyamori, “Optimization of Hole Transport Layer Materials for a Lead-Free Perovskite Solar Cell Based on Formamidinium Tin Iodide,” Energy Technol. 9(12), 2100859 (2021). https://doi.org/10.1002/ente.202100859
S.H. Zyoud, A.H. Zyoud, N.M. Ahmed, R.P. Anupama, S.N. Khan, A.F.I. Abdelkader, and S. Moyad, “Numerical modeling of high conversion efficiency FTO/ZnO/CdS/CZTS/MO thin film-based solar cells: Using SCAPS-1D software,” Crystals, 11(12), 1468 (2021). https://doi.org/10.3390/cryst11121468
J. Shin, G.A. Gamage, Z. Ding, K.E. Chen, F. Tian, X. Qian, J. Zhou, et al., “High ambipolar mobility in cubic boron arsenide,” Science, 377(6604), 437-440 (2022). https://doi.org/10.1126/science.abn4290
P.M. Oza, and N.H. Vasoya, “Modeling and simulation of TiO2/GaAs solar cell using SCAPS”, International Journal of Creative Research Thoughts (IJCRT), 10(12), 2320-2882 (2022). https://www.ijcrt.org/viewfull.php?&p_id=IJCRT2212610
Md.S. Shah, Md.K. Hasan, S.C. Barman, J.A. Bhuiyan, H. Mamur, and M.R. Amin Bhuiyan, “Enhancing PV performance of Al/ZnO/CdS/GaAs/NiO/Au solar cells through diverse layer combinations by SCAPS-1D”, Next Research, 2(1), 100143 (2025). https://doi.org/10.1016/j.nexres.2025.100143
X. Yu, H. He, Y. Hui, H. Wang, X. Zhu, S. Li, and T. Zhu, “Additive engineering for efficient wide-bandgap perovskite solar cells with low open-circuit voltage losses”, Frontiers in Chemistry, 12, (2024). https://doi.org/10.3389/fchem.2024.1441057
F.D. Silva, and D.N. Micha, “High-Efficiency GaAs Solar Cell Optimization by Theoretical Simulation”, in: 34th Symposium on Microelectronics Technology and Devices (SBMicro), (IEEE, Sao-Paulo, Brazil, 2019). https://doi.org/10.1109/SBMicro.2019.8919411
Авторське право (c) 2025 Мерад Лаарей, Мама Бушаур, Іман Буаззауї
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).
