تبلیغات
مهندس 360 | وبسایت مهندسی الکترونیک و کامپیوتر
کاربر عزیز خوش آمدید!
|

شبیه سازی مقاله Improving the performance of a multi-junction solar cell by optimizing BSF, base and emitter layers در سیلواکو

double junction Solar Cell Simulation - Silvaco
طی بررسی‌های انجام شده، تا سه دهه آینده به 10 تا 30 تراوات انرژی پاک در سال نیازمندیم. در حال حاضر، مصرف انرژی در جهان تقریباً 12 تا 13 ترا وات در سال است. انرژی خورشیدی که در مدت یک ساعت به سطح زمین می‌رسد می‌تواند تقاضای انرژی جهان را به مدت یک سال تأمین کند. با رشد جمعیت، تقاضای انرژی در حال افزایش است و منابع سوخت‌های فسیلی کاهش یافته‌اند که این انگیزه بسیار مناسبی برای تحقق و توسعه انرژی‌های تجدید پذیر خواهد بود. با وجودیکه سهم انرژیهای تجدید پذیر در برابر انرژی‌های فعلی بسیار ناچیز است اما پیش‌بینی می‌شود که این فناوری نوظهور بطور قابل توجهی انرژی آینده جهان را تولید کند. برای تولید بخش بزرگی از انرژی مورد نیاز جهان، سلول‌های خورشیدی نیاز به بهبود بیشتری دارند تا بتوانند جایگزین مناسبی برای انرژی‌های فسیلی و هسته‌ای شوند. 
در این فایل، شبیه سازی یک مقاله بسیار معتبر با عنوان Improving the performance of a multi-junction solar cell by optimizing BSF, base and emitter layers ارائه شده است. یک فایل راهنمای جامع در قالب ورد و پی دی اف  نیز جهت آموزش کدها ارائه شده است. در کنار این فایل ها، دو فایل آموزشی ویدیویی با کیفیت بالا از نحوه اجرای کدها تهیه شده که به یادگیری نحوه اجرا و جواب گرفتن از نمودار های مختلف کمک می کند. 
در این پژوهش، ساختار مطلوب سلول خورشیدی دو پیوندی با یک پیوند تونلی InGaP/InGaP، یک لایه بافر در سلول پایینی، دو لایه BSF در سلول بالایی و یک لایه امیتر جدید در ساختار ارائه شده است. سلول شبیه سازی شده با استفاده از Silvaco Atlas جهت بدست آوردن عملکرد بهتر، بهینه‌سازی شده و مقادیر ولتاژ مدار باز (VOC)، چگالی جریان اتصال کوتاه (JSC)، ضریب پری (FF) و بازده تبدیل (η) آن، محاسبه شده و نمودارهای نهایی نمایش داده شده اند. 

ترجمه مقاله Design and evaluation of ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with InGaP tunnel junction and optimized double top BSF layer

ترجمه مقاله Design and evaluation of ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with InGaP tunnel junction and optimized double top BSF layer
The presence and performance of the tunnel junction layer and back surface field (BSF) layers is the chief reason behind the high efficiency of the multi-junction solar cells. In this work, the focus is on thes election of a suitable material for the tunnel junction along with introducing a new top BSF layer. The simulation work is carried out in ATLAS TCAD. The various performance parameters like open circuit voltage (VOC), short circuit current density (JSC), fill factor (FF) and efficiency () are extracted from the proposed solar cell model and are compared with published results to ascertain the accuracy of the present work. Other parameters like the photogeneration rate, spectral response, potential developed,electric field are also determined. I–V curve and the power curve are also plotted for the proposed model.For this proposed structure VOC= 2.668 V, JSC= 18.2 mA/cm2, FF = 88.29% and EFF = 40.879% are obtained for 1000 suns illuminated under standard AM1.5G spectrum. The obtained outputs and the modeling steps are elaborately explained.

حضور و عملکرد لایه پیوند تونلی و لایه های میدان سطح پشتی (BSF) دلیل اصلی راندمان بالای سلول های خورشیدی چند پیوند است. در این کار، روی انتخاب یک ماده مناسب برای پیوند تونلی همراه با معرفی یک لایه BSF جدید در سلول بالا تمرکز شده است. کار شبیه سازی در ATLAS SILVACO انجام شده است. پارامترهای عملکرد مختلف مانند ولتاژ مدار باز (VOC)، چگالی جریان اتصال کوتاه (JSC)، ضریب پری (FF) و بازده (η) از مدل سلول خورشیدی پیشنهادی استخراج شده اند و با نتایج منتشر شده قبلی مقایسه شده اند تا صحت نتایج کار فعلی را ارزیابی کنند. همچنین پارامترهای دیگری مانند نرخ تولید نوری، پاسخ طیفی، پتانسیل توسعه یافته و میدان الکتریکی نمایش شده اند. منحنی I-V و منحنی توان نیز برای مدل پیشنهادی ترسیم شده اند. برای این ساختار پیشنهادی، VOC= 2.668 V, JSC= 18.2 mA/cm2, FF = 88.29%  و η = 40.879% تحت تابش 1000 خورشید طیف استاندارد AM1.5G بدست آمده اند. خروجی ها بدست آمده و مراحل مدلسازی به دقت توضیح داده شده اند. 

ترجمه مقاله Efficiency improvement of ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with InGaP tunnel junction and optimized two BSF layer in top and bottom cells

ترجمه مقاله Efficiency improvement of ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with InGaP tunnel junction and optimized two BSF layer in top and bottom cells

An optimized BSF (Back Surface Field) is a key layer for a multi junction or single junction solar cell. In this work, two BSF layers with different thicknesses have been used in the upper and the lower cell and simulations have been done using the Silvaco ATLAS numerical modelling tools. It has been also found that in under the current matching condition with thinner upper BSF layers (160 nm, 30 nm) and a thicker lower BSF layer (1000 nm, 30 nm), JSC short circuit current density and VOC open circuit voltage and conversion efficiency solar cell is improved. Major steps of simulation and its description and results have been compared to the previously published data in order to describe accuracy of the results. By selecting the best thickness of BSF layer, the efficiency can be increased up to 15% which happens because of increase in photo-generation rates and absorption in the solar cells. This article shows some characteristics of the proposed dual junction solar cell such as photo-generation rate, short circuit current density, open circuit voltage and efficiency of the device relative to thickness of BSF layers and change in materials of tunnel junction. The results show that in case of increase in thickness of BSF, efficiency is also increased. The highest efficiency is obtained in thickness of 160 nm, then the efficiency is decreased. The values of Jsc = 23.36 mA/cm2, Voc = 2.43 V, FF = 86.76% and η = 47.78% (1 sun) have also been obtained under AM1.5G illumination in the proposed structure which shows improvement in performance of the proposed device.

یک BSF (back surface field) بهینه‌سازی شده، لایه‌ای کلیدی برای یک سلول خورشیدی چند پیوندی یا تک‌پیوندی است. در این کار، از دو لایه BSF با ضخامتهای مختلف در سلول بالایی و پایینی استفاده شده است و شبیه‌‌سازی‌ها با استفاده از ابزار مدل‌سازی عددی Silvaco ATLAS انجام شده‌اند. همچنین مشخص شده که تحت شرایط تطبیق جریان با لایه‌های BSF بالایی نازک‌تر (160nm, 30nm) و لایه BSF پایینی ضخیم‌تر (1000nm, 30nm)، چگالی جریان اتصال کوتاه JSC ، ولتاژ مدار باز VOC و بازده تبدیل η سلول خورشیدی بهبود می‌یابد. مراحل عمده شبیه‌سازی شرح و نتایج آن با داده‌های منتشر شده قبلی به‌منظور توصیف دقت و صحت نتایج حاصله مقایسه شده‌اند. با انتخاب بهتر ضخامت لایه‌ BSF، می‌توان بازده را به میزان 15% افزایش داد که دلیل آن افزایش نرخ فتوجنریشن و جذب توسط سلول خورشیدی است. این مقاله برخی مشخصه‌های سلول خورشیدی دو پیوندیِ پیشنهادی، مانند نرخ تولید نوری، چگالی جریان اتصال کوتاه، ولتاژ مدار باز و بازده افزاره را نسبت به ضخامت لایه‌های BSF و تغییر مواد پیوند تونلی نشان می‌دهد. نتایج حاصله نشان می‌دهند که در صورت افزایش ضخامت BSF، بازده نیز افزایش می‌یابد. بالاترین بازده در ضخامت 160nm بدست می‌آید و پس از آن بازده کاهش می‌یابد. همچنین در ساختار پیشنهادی مقادیر Jsc= 23.36 mA/cm2، Voc= 2.43 V، FF=86.76% و η=47.78% (1 sun) تحت نور AM1.5G بدست آمده‌اند که نشان‌دهنده بهبود عملکرد افزاره پیشنهادی می‌باشد. 

ترجمه مقاله Simulation Study on the Effects of Changing Band Gap on Solar Cell Parameters

ترجمه مقاله Simulation Study on the Effects of Changing Band Gap on Solar Cell Parameters

Abstract—We perform the numerical analysis of a CIGS solar cell parameters such as open circuit voltage, short circuit current, maximum power, fill factor, and external quantum efficiency as a function of absorber layer band gap. These parameters are known to be the key parameters of a solar cell to determine its performance. We change the band gap of the CIGS absorber layer by changing its alloy composition. ATLAS SILVACO is used to construct and simulate the CIGS solar cell structure with standard AM1.5 spectra. The open circuit voltage and the maximum power increase almost linearly with the band gap. However, the change in short circuit current and the fill factor with the CIGS bandgap does not show any formal relation. We found that the change in fill factor due to the band gap change is not significant compared to the change in open circuit voltage.

چکیده – تجزیه و تحلیل عددی پارامترهای سلول خورشیدی CIGS مانند ولتاژ مدار باز ، جریان اتصال کوتاه ، حداکثر توان ، ضریب پری  و بازده کوانتومی خارجی  به عنوان تابعی از شکاف باند لایه جاذب انجام شده است. این پارامترها به عنوان پارامترهای اصلی یک سلول خورشیدی برای تعیین عملکرد آن شناخته شده اند. با تغییرات ترکیب آلیاژ، شکاف باند لایه جاذب CIGS تغییر می دهیم. ATLAS SILVACO برای ساخت و شبیه سازی ساختار سلول خورشیدی CIGS با طیف استاندارد AM1.5 استفاده شده است. ولتاژ مدار باز و ماکزیمم توان تقریباً به صورت خطی با شکاف باند افزایش می یابند. با این حال، تغییر در جریان اتصال کوتاه و ضریب پری با شکاف باند CIGS هیچ رابطه ای را نشان نمی دهد. ما دریافتیم که تغییر در ضریب پری به دلیل تغییر شکاف باند در مقایسه با تغییر ولتاژ مدار باز قابل توجه نیست. 

شبیه سازی مقاله An ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with hetero tunnel junction در سیلواکو

شبیه سازی مقاله An ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with hetero tunnel junction در سیلواکو

به تازگی انرژیهای تجدیدپذیر به دلیل مزیتهای غالب خود در مقایسه با انرژیهای فسیلی، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. مصرف برق جهان بین 12 تا 13 ترا وات در سال است و با رشد جمعیت افزایش می‌یابد. منابع اصلی برای مصرف انرژی سوختهای فسیلی هستند که با توجه به انتشار بیش از حد گازهای گلخانه ای، استفاده از آنها به زیان محیط زیست می‌باشد. یک جایگزین مناسب برای مصرف سوختهای فسیلی استفاده از فتوولتاییک (PV) یا سلولهای خورشیدی است. انـرژی خورشیـدی که در یک سـاعت به اتمسفـر می‌رسد برای تأمیـن تقاضای انرژی یک سال جهان کافی است. بزرگترین عامل بازدارنده برای استفاده از سلولهای خورشیدی قیمت اولیه آن است. اما در دراز مدت پول سرمایه‌گذاری شده می‌تواند به دلیل دوام سلولهای خورشیدی بازگردد.

ساخت یک سلول خورشیدی و آزمایش آن، بسیار گران و زمان بر است. به ویژه اینکه این روند ممکن است تا زمان ساخت یک سلول خورشیدی که به نتایج مطلوب برسد چندین بار تکرار شود. کمپانی Silicon Valley (Silvaco)، ATLAS را نرم افزاری برای طراحی ساخته که به طور مؤثری رفتار افزاره های نیمه هادی را شبیه سازی می کند. 

در این پست، شبیه سازی یک مقاله بسیار معتبر که از سری مقالات ژورنال Superlattices and Microstructures با عنوان An ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with hetero tunnel junction می باشد، ارائه شده است. همراه با این مجموعه، یک فایل راهنمای ساده در پوشه text جهت اجرای کدها ارائه شده است. همچنین برای مقایسه نمودار ها و جداول، فایلهای عکسی جهت انجام اینکار در پوشه images پیوست شده اند که مقادیر و نمودارهای مندرج در مقاله را با مقادیر و نمودارهای شبیه سازی شده قابل مقایسه می کنند. 

جهت مشاهده پیش نمایشی از نمودارهای ارائه شده می توانید به این لینک مراجعه نمایید.

تماس با ما
سفارش پروژه