Computational Study of the Photovoltaic Performance of CdS/Si Solar Cells: Anti-reflective Layers Effect

Abstract

Фотоелектричне перетворення - це фотоелектронний процес, який передбачає взаємодію між фотоном та електроном1 Мета полягає в дослідженні фізичного принципу роботи фотоелектричного елемента на основі кремнію1 Зовнішніми параметрами, які ми визначили на основі фотоелектричної моделі, є струм короткого замикання, напруга холостого ходу і ефективність фотоелектричного перетворення1 Проведено моделювання фотоелектричних параметрів за допомогою програмного забезпечення симулятора ємності сонячних батарей SCAPS-1D, математична модель якого базується на розв’язуванні рівнянь Пуассона для електронів і дірок1 Для досліждень були використані ITO/CdS/Si та ZnO/Si/CdS1 У даній роботі вивчено вплив температури та концентрації легування на дві структури сонячного елемента з гетеропереходом1 Найвище значення ефективності для сонячної батареї з гетеропереходом ZnO/CdS/Si мало величину 41,9%, для структури ITO/CdS/Si - 41,7 % завдяки впливу поглинаючого шару ITO1.

Photovoltaic conversion is a photo-electronic process that involves the interaction between a photo and an electron. The subject is to present a study on the physical principle of operation of a photovoltaic cell based on silicon. The external parameters that we have determined from a photovoltaic model are the short-circuit current (Jsc), the open-circuit voltage (Voc) and the photovoltaic conversion efficiency (ƞ), we simulate the photovoltaic parameters by the Solar Cell Capacitance Simulator structures (SCAPS-1D) software whose mathematical model is based on solving the equations of Poisson and continuity of electrons and holes. We used two structures to carry out this study, the first ITO/CdS/Si and the second ZnO/Si/CdS, after having noted their current-voltage characteristic (J-V). In this paper we studied the effect of the temperature and the doping concentration on the two structures of heterojunction solar cell. The highest performance value for the ZnO/CdS/Si heterojunction solar cell was simulated as 29.3 %. The performance value for the ITO/CdS/Si structure was increased to 29.7 % with the impact of the ITO antireflective layer.