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.