هفت صفحه متن انگلیسی pdf و 21 صفحه ترجمه فارسی به صورت word

نمونه فارسی:

بهبود دادن عملکرد یک سلول خورشیدی چند اتصالی به وسیله ی بهینه سازی BSF پایه و لایه های ساطع کننده

حمیدرضا ارزبین , عباس قدیمی

گروه مهندسی برق, موسسه مهرستان تحصیلات عالیه ,آستانه اشرفیه , گیلان , ایران

گروه مهندسی برق, شعبه لاهیجان , دانشگاه آزاد اسلامی ,لاهیجان ,ایران

اطلاعات مقاله :

کلمات کلیدی:

پوشش ضد انعکاس(ARC)

سلول خورشیدی دو اتصاله (DJ)

دیود تونلی

جریان اتصال کوتاه

میدان پشت سطح(BSF)

اطلس

چکیده:

کاهش دادن نرخ بازترکیب و افزایش نرخ تولید فوتون نقش بسیار مهمی در بهبود دادن عملکرد سلول های خورشیدی بازی می کند. در این تحقیق , AlGaAs به جای GaAs در لایه ساتع کننده استفاده  شده آن هم با کاهش در ضخامت اساسی همراه بوده تا نرخ بازترکیب را کاهش داده و کارایی سلول خورشیدی پیشنهاد شده را افزایش دهد. علاوه بر این ,اتصال تونلی, اتصال بافر و لایه های BSF بهینه شده اند تا به کارایی بالاتری دست یابند. کارایی می تواند با ضخامت بهینه انتخابی مواد بهبود یابد زیرا افزایش در نرخ تولید فوتون و نرخ جذب ,تراوایی منطقه جذب را افزایش می دهد و نرخ بازترکیب سلول های خورشیدی را کاهش می دهد. نتایج نشان داده اند  که بعد از بهینه سازی, (تراکم جریان اتصال کوتاه) , ( ولتاژ مدار باز) و  (راندمان تبدیل) سلول خورشیدی  به وضوح افزایش یافته. همچنین , نتایج شبیه سازی در مقایسه با  دیگر طراحی ها  برای مقایسه کارامدتر بوده اند. در ساختار پیشنهاد شده ,مقادیر  ,   ,  و  (1 خورشید) زیر نور AM1.5G به دست می آید.

1. مقدمه

مطابق با تحقیقات ما نیاز به 10 تا 30 تراوات انرژی خالص برای 30 سال داریم. در حال حاضر میزان سالانه انرژیجهان حدود 12 تا 13 تراوات است. انرژی خورشیدیکه به زمین برای یک سالعت می رسد می تواند انرژی مورد تقاضا برای یک سال زمین را فراهم آورده(1). به عبارتی برای تولید بخش اعظمی از انرژی مورد نیاز دنیا  ساختار سلول های خورشیدی نیاز به بهینه شدن  دارد تا بتواند جایگزین خوبی برای انرژی های فسیلی و هسته ای باشد(2). اولین سلول های خورشیدی دو اتصاله (DJ) یکپارچه هاچبی و همکارانش در سال 1985 ایجاد شد(3). لوک و همکارانش یک سلول خورشیدی دو اتصاله InGaP/GaAs با کارآیی 23.6% (1 خورشید) در سال 2006 طراحی شد(4). سپس سلول های خورشیدی دو اتصالی GaInP/GaAs با کارایی و بازده 25.15% (1 خورشید ساخته شدند. این سلول های خورشیدی دارای  و     بوده. سینگ و سارکار به بازدهی یا کارامدی 32.1964% با ایجاد  تغییر در لایه BSF سلول خورشیدی دواتصاله دست یافتند(6). در دیگر تحقیقات انجام شده به وسیله ی نایاک و همکارانش و دووتا و همکارانش بازدهی سلول خورشیدی دو اتصالی به تر تیب 39.15%و 40.897 % (1000 خورشید) (7و8( شد.در مقاله دیگر که توسط ارزبین و قدیمی ارائه شد, یک بازدهی 47.78% با بهینه سازی لایه های BSF و بهینه سازی نقطه اتصال تونل , گزارش شده (9) . همچنین عباسیانو صباغی یک بازده 53.3% را برای اتصال دوگانه InGaP/InAlGaP سلول های خورشیدی بدون  پوشش ضد بازتاب (ARC) به دست آورده اند(10).

این تحقیق ساختار بهینه سلول خورشیدی دواتصالی (دوگانه )با یک نقطه اتصال تونلی InGaP/InGaP , یک لایه بافر در سلول زیرین , دو لایه BSF در بالا سلول و یک لایه انتشار گر در ساختار را ارائه داده. سلول پیشنهاد شده با استفاده از اطلس سیلواکو در جهت عملکرد بهتر و مقدار ولتاژ مدار باز (  ), چگالی جریان اتصال کوتاه ( ) , ضریب اشباء (FF) لهینه شده و  بهره وری تبدیل ( ) مقایسه شده با طرح های قبلی.

نمونه متن انگلیسی:

Improving the performance of a multi-junction solar cell by optimizing BSF,

base and emitter layers

Hamid Reza Arzbina, Abbas Ghadimib,⁎

a Department of Electrical Engineering, Mehrastan Institute of Higher Education, Astaneh-Ashrafieh, Gilan, Iran

b Department of Electrical Engineering, Lahijan Branch, Islamic Azad University, Lahijan, Iran

A R T I C L E I N F O

Keywords:

Anti-reflection coating (ARC)

Double-junction (DJ) solar cell

Tunnel diode

Short circuit current

Back surface field (BSF)

ATLAS

A B S T R A C T

Reducing the recombination rate and increasing the photo-generation rate play a very significant role in improving the performance of the solar cells. In this research, AlGaAs has been used instead of GaAs in emitter layer with reduction in thicknesses of the base in order to decrease the recombine ation rate and increase the efficiency of the proposed solar cell. In addition, tunnel junction, buffer junction and BSF layers have been optimized to achieve higher efficiency. The efficiency can be improved by selecting optimal thickness of the

materials because of the increase in photo-generation rate and absorption rate, improving transparency of the tunnel area and reducing the recombination rates of the solar cells. The results showed that after optimization,

JSC (short circuit current density), VOC (open circuit voltage) and the η (conversion efficiency) of the solar cell are clearly increased. Also, the results of simulation were compared to the other designs in order to compare its

1. In the proposed structure, values of Voc=2.52 V, Jsc=29.09 mA/cm2, FF=86.49% and η=62.04% (1 sun) are obtained under AM1.5G illumination.
2. Introduction

According to the researches, we need around 10 to 30 terawatts of

clean energy for 30 years later. Currently, world’s annual energy consumption

amounts about 12–13 terawatts. The solar energy reaching

the earth during an hour can provide the world’s energy demand for

one year [1]. In order to produce a large part of the world’s required

energy, the solar cells structures need to be optimized in order to be

able to be a good alternative for the fossil and nuclear energies [2]

The first monolithic double-junction (DJ) solar cells were made by

Hutchby et al., in 1985 [3]. Lueck et al., designed an InGaP/GaAs

double-junction solar cell with an efficiency of 23.6% (1 sun) in 2006

[4]. Then the GaInP/GaAs double-junction solar cells with an efficiency

of 25.15% (1 sun) were constructed. These solar cells had

JSC=10.6 mA/cm2 and FF=87.55% [5]. Singh and Sarkar achieved

an efficiency of 32.1964% by making changes in BSF layer of a doublejunction

solar cell [6]. In other researches by Nayak et al., and Dutta

et al., efficiency of a double-junction solar cell has been respectively

reported 39.15% and 40.879% (1000 suns) [7,8]. In another article

presented by Arzbin and Ghadimi, an efficiency of 47.78% with optimization

of BSF layers and optimization tunnel junction has been reported

[9]. Also, Abbasian and Sabbaghi have obtained an efficiency of

1. 3% for InGaP/InAlGaP double-junction solar cells without antireflection

coating (ARC) [10].

This research has presented the optimal structure of a doublejunction

solar cell with an InGaP/InGaP tunnel junction, a buffer layer

in the bottom cell, two BSF layers in the top cell and a new emitter layer

in the structure. The proposed cell has been optimized using the Silvaco

Atlas for a better performance and its values of open circuit voltage

(VOC), short-circuit current density (JSC), fill factor (FF) and conversion

efficiency (η) are compared to the previous designs.

 

منابع:

References

[1] A.J. Nozik, Exciton multiplication and relaxation dynamics in quantum dots: applications

to ultra-high efficiency solar photon conversion, 2006 IEEE 4th World

Conference on Photovoltaic Energy Conference, Waikoloa, HI, USA, 2006, https://

1. org/10.1109/WCPEC.2006.279341.

[2] A. Rolland, L. Pedesseau, M. Kepenekian, C. Katan, Y. Huang, S. Wang, C. Cornet,

1. Durand, J. Even, Computational analysis of hybrid perovskite on silicon 2-T

tandem solar cells based on a Si tunnel junction, Opt. Quant. Electron. 50 (2018)

21, https://doi.org/10.1007/s11082-017-1284-0.

[3] J.A. Hutchby, R.J. Markunas, S.M. Bedair, Material aspects of the fabrication of

multijunction solar cells, Proceedings of the 14th Critical Reviews of Technology

Conference, Arlington, USA, 1985, https://doi.org/10.1117/12.948195.

[4] M.R. Lueck, C.L. Andre, A.J. Pitera, M.L. Lee, E.A. Fitzgerald, S.A. Ringel, Dual

junction GaInP/GaAs solar cells grown on metamorphic SiGe/Si substrates with

high open circuit voltage, IEEE Electron Device Lett. 27 (2006) 142–144, https://

1. org/10.1109/LED.2006.870250.

[5] J.W. Leem, Y.T. Lee, J.S. Yu, Optimum design of InGaP/GaAs dual-junction solar

cells with different tunnel diodes, Opt. Quant. Electron. 41 (2009) 605–612,

https://doi.org/10.1007/s11082-010-9367-1.

[6] K.J. Singh, S.K. Sarkar, Highly efficient ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell numerical

modeling using optimized InAlGaP BSF layers, Opt. Quant. Electron. 43

(2012) 1–21, https://doi.org/10.1007/s11082-011-9499-y.

[7] P.P. Nayak, J.P. Dutta, G.P. Mishra, Efficient InGaP/GaAs DJ solar cell with double

back surface field layer, Eng. Sci. Technol., Int. J. 18 (2015) 325–335, https://doi.

org/10.1016/j.jestch.2015.01.004.

[8] J.P. Dutta, P.P. Nayak, G.P. Mishra, Design and evaluation of ARC less InGaP/GaAs

DJ solar cell with InGaP tunnel junction and optimized double top BSF layer, Optik

– Int. J. Light Electron Opt. 127 (2016) 4156–4161, https://doi.org/10.1016/j.ijleo.

1. 01.041.

[9] H. Arzbin, A. Ghadimi, Efficiency improvement of ARC less InGaP/GaAs DJ solar

cell with InGaP tunnel junction and optimized two BSF layer in top and bottom

cells, Optik – Int. J. Light Electron Opt. 148 (2017) 358–367, https://doi.org/10.

1016/j.ijleo.2017.09.016.

[10] S. Abbasian, R. Sabbaghi, Design and evaluation of ARC less InGaP/AlGaInP DJ

solar cell, Optik – Int. J. Light Electron Opt. 136 (2017) 487–496, https://doi.org/

1. 1016/j.ijleo.2017.02.078.

[11] G.S. Sahoo, P.P. Nayak, G.P. Mishra, An ARC less InGaP/GaAs DJ solar cell with

hetero tunnel junction, Superlattices Microstruct. 95 (2016) 115–127, https://doi.

org/10.1016/j.spmi.2016.04.045.

[12] S. Abbasian, R. Sabbaghi-Nadooshan, Optimum design of ARC-less InGaP/GaAs DJ

solar cell with hetero tunnel junction, J. Electron. Mater. 47 (2018) 3585–3595,

https://doi.org/10.1007/s11664-018-6203-z.

[13] T. Zdanowicz, T. Rodziewicz, M. Zabkowska-Waclawek, Theoretical analysis of the

optimum energy band gap of semiconductors for fabrication of solar cells for applications

in higher latitudes locations, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 87 (2005)

757–769, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2004.07.049.

[14] C.K. Maiti, Computer Aided Design of Micro- and Nanoelectronic Devices, WSPC,

Singapore, 2016.

[15] E. Shibano, S. Fujiwara, K. Kohno, N.S. Takahashi, S. Kurita, Liquid phase epitaxy of

AlGaInP on GaAs substrate using AlGaAs buffer layer, Cryst. Res. Technol. 28

(1993) 469–477, https://doi.org/10.1002/crat.2170280409.

[16] G.S. Sahoo, G.P. Mishra, Effect of wideband gap tunnel diode and thickness of the

window layer on the performance of a dual junction solar cell, Proc. Technol. 25

(2016) 684–691, https://doi.org/10.1016/j.protcy.2016.08.161.

[17] N. Jouyandehn, A. Bahrami, S. Mohammadnejad, Optimized structure of AlGaAs/

GaAs double junction solar cells, J. Mod. Opt. 61 (2014) 568–575, https://doi.org/

1. 1080/09500340.2014.900123.

[18] M. Madhusudan, S. Pal, Optimization of individual single-junction cells for the

development of high-efficiency Ge-GaAs-InGaP multi-junction solar cells, in:

International Conference on Renewable Energy Resources for 21st Century –

Challenges and Opportunities, Coimbatore, India, 2012.

[19] S. Hegedus, A. Luque, Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, second

1. , Wiley, Chichester (West Sussex), 2011.

[20] ATLAS User’s Manual, Device Simulation Software, SILVACO International, Santa

Clara, 2012.

1. R. Arzbin and A. Ghadimi Materials Science & Engineering B 243 (2019) 108–114

114