Improving the Electrical Properties of ITO/Si/GaAs/Si/ITO Solar Cell by Changing the GaAs Layer Position

Abstract

Через важливість інтеграції напівпровідників III-V групи періодичної системи елементів із технологією Si для майбутніх фотоелектричних пристроїв у статті було вивчено вплив положення шару GaAs на електричну поведінку сонячної батареї з переходом p-i-n ITO/Si/GaAs/Si/ITO за допомогою програмного забезпечення моделювання SILVACO 2D-Atlas. Характеристики струм-напруга (I-V) і потужність-напруга (P-V) були досліджені при кімнатній температурі та стандартних умовах освітлення (AM1.5G). Було виділено струм короткого замикання (ISC), напругу холостого ходу (VOC), максимальну потужність (Pmax) і коефіцієнт заповнення (FF). Результати показали, що продуктивність сонячної батареї ITO/Si/GaAs/Si/ITO покращується, коли змінюється положення шару GaAs, оскільки її електричні параметри зростають, коли шар GaAs розрашований ближче до катодного електрода. Сонячний елемент ITO/p-Si/Si/GaAs/n-GaAs/ITO продемонстрував найкращі електричні характеристики порівняно з іншими сонячними елементами: ISC = 3.51 mA/cm2, VOC = 1.16 V, Pmax = 3.29 mW/cm2 and FF = 80.80 %.

Due to the importance of integrating III-V semiconductors with Si technology for future photovoltaic devices. In this paper, the influence of GaAs layer position on the electrical behavior of ITO/Si/GaAs/Si/ITO p-i-n junction solar cell has been studied using SILVACO 2D-Atlas simulation software. Current-voltage (I-V) and power-voltage (P-V) characteristics have been investigated at room temperature and under standard illumination conditions (AM1.5G). Short-circuit current (ISC), open-circuit voltage (VOC), maximum power (Pmax) and fill factor (FF) were extracted. The results showed that the performance of the ITO/Si/GaAs/Si/ITO solar cell improves when the position of the GaAs layer changes, as the electrical parameters of this solar cell increases when the GaAs layer approaches the cathode electrode. The ITO/p-Si/Si/GaAs/n-GaAs/ITO solar cell showed the best electrical performance compared to the rest of the solar cells, which was characterized by ISC = 3.51 mA/cm2, VOC = 1.16 V, Pmax = 3.29 mW/cm2 and FF = 80.80 %.