The Effect of Temperature and Base Thickness on Photoelectric Parameters of Amorphous Silicon Solar Cells

Abstract

Одним із важливих завдань фотовольтаїки є конструювання гнучких сонячних елементів, стійких до впливу навколишнього середовища та призначених для покриття поверхонь різної форми. Таким чином, у дослідженні були вивчені сонячні елементи на основі аморфного кремнію. Аморфний кремній має більший коефіцієнт поглинання та ширину забороненої зони, ніж кристалічний кремній. Високий коефіцієнт поглинання доводить, що в тонких плівках можна досягти високого ККД. Згідно з отриманими результатами моделювання, максимальні значення напруги холостого ходу, струму короткого замикання, коефіцієнта заповнення та ККД сонячного елемента на основі аморфного кремнію становили 1,2044 В; 13,49 мА/см2; 80,03 % та 12,18 % відповідно, і були досягнуті при товщинах основи 35, 20, 3 і 15 мкм відповідно. Було вивчено вплив температури на сонячний елемент на основі аморфного кремнію оптимальної товщини, оскільки аморфний кремній дуже чутливий до зовнішніх впливів, таких як інтенсивність світла та температура. Тому важливо вивчити вплив температури на властивості сонячних елементів на основі аморфного кремнію. З підвищенням температури напруга холостого ходу зменшувалася, але струм короткого замикання, коефіцієнт заповнення та ККД збільшувалися. Температурні коефіцієнти напруги холостого ходу, струму короткого замикання, коефіцієнта заповнення та ККД становлять відповідно − 1,68×10 – 3; 2,24×10 – 3; 4,5×10 – 5 та 2,27×10 – 4 1/K.

One of the important tasks of photovoltaics is the design of flexible solar cells that are resistant to environmental influences and designed to cover surfaces of various shapes. Therefore, pin-structured amorphous silicon-based solar cells with flexible properties were studied in this study. Amorphous silicon has a higher absorption coefficient and band gap than crystalline silicon. A high absorption coefficient proves that a high efficiency can be achieved in thin films. According to the obtained simulation results, the maximum values of the open circuit voltage, short-circuit current, fill factor and efficiency of the amorphous silicon-based solar cell were 1.2044 V, 13.49 mA/cm2, 80.03 % and 12.18 %, respectively, as well as achieved them at a base thickness of 35, 20, 3 and 15 µm, respectively. The effect of temperature on an amorphous silicon-based solar cell with optimal thickness was studied because amorphous silicon is very sensitive to external influences such as light intensity and temperature. Therefore, it is important to study the effect of temperature on the properties of amorphous silicon-based solar cells. As the temperature increased, the open circuit voltage decreased, but the short-circuit current, fill factor, and efficiency increased. It was found that the temperature coefficients of open circuit voltage, short circuit current, fill factor and efficiency are − 1.68×10 – 3, 2.24×10 – 3, 4.5×10 – 5 and 2.27×10 – 4 1/K, respectively.