مدل سازی و تجزیه و تحلیل ساختار سلول خورشیدی دوپیوندی با شکاف انرژی مستقیم مبتنی بر الگوریتم مونت کارلو گروهی

در این تحقیق، هدف، طراحی و ارائه یک الگوریتم جهت مدل‌سازی و شبیه‌سازی مونت کارلو سلول‌های خورشیدی دو پیوندی و پیاده سازی نرم افزاری آن است. امروزه با توجه به اهمیت طراحی سلول های خورشیدی با بهترین راندمان، راهکار استفاده از سلول های خورشیدی چندپیوندی در طراحی و ساخت پنل های خورشیدی تبدیل به امری اجتناب ناپذیر شده است. گرچه نیل به این هدف، افزایش پیچیدگی ساختار سلول را به همراه خواهد داشت، لیکن، شبیه‌سازی این افزاره و تجزیه و تحلیل رفتار الکتریکی و الکترونیکی آن پیش از آغاز فرآیند ساخت، روند دستیابی به سلول بهینه را تسریع خواهد کرد. با توجه به ماهیت تصادفی حرکت الکترون ها و حفره ها در سلول خورشیدی و توانایی الگوریتم مونت‌کارلو در مدل سازی پدیده های تصادفی، استفاده از این روش اطلاعات دقیق تری از مشخصه‌های افزاره نسبت به روش های رانشدیفیوژن و هیدرودینامیک فراهم خواهد نمود. در این تحقیق، به منظور انطباق بیشتر رفتار افزاره مدل سازی شده با نمونه واقعی، از روش مونت‌کارلو گروهی جهت شبیه سازی حرکت ذرات در سلول دو پیوندی استفاده شده است. از جمله مشخصه های الکتریکی و الکترونیکی مستخرج از سلول مورد مطالعه، عبارتند از: توزیع غلظت حامل های ذاتی و نوری در طول افزاره، توزیع انرژی حامل ها در طول افزاره، توزیع پتانسیل الکتریکی و منحنی جریانولتاژ سلول. در این تحقیق از نرم افزار متلب، نسخه b(9.5.0)2018r، به منظور شبیه ‌سازی سلول خورشیدی دو پیوندی، مبتنی بر روش مونت کارلو گروهی استفاده شده است.

Modeling and Analysis of Two-junction Direct Bandgap Solar Cell Based on Ensemble Monte Carlo Algorithm

In this paper, Ensemble Monte Carlo modeling and simulation of twojunction solar cells is presented. Nowadays, due to the importance of designing the high efficiency solar cells, using of twojunction solar cells to construct solar panels has become inevitable. Although, this approach will increase the complexity of the cell structure, but analyzing the electrical and electronic device behavior prior to initiating the manufacturing process will speed up the achieving of optimal cell. Considering the random motion of electrons and holes in the solar cell and the capability of the Monte Carlo algorithm to model random phenomena, it provides more accurate information about device than driftdiffusion and hydrodynamic methods. In this study, in order to further adapt the behavior of the modeled device to its fabricated, the Monte Carlo method was used to simulate the driftscat of particles. In addition, in order to solve the Poisson equation and to calculate the potential distribution and electric field, the Gamel numerical method is used. Electrical and electronic features derived are included as the distribution of intrinsic and photo carrier concentrations, the energy distribution of the carrier along to the cell, the electrical potential distribution and the cell currentvoltage curve. In this research MATLAB R2018b (9.5.0) software had been used to simulate of twojunction solar cell based on Ensemble Monte Carlo Algorithm.