مطالعه و مدلسازی سلول خورشیدی چندپیوندی متبنی بر گالیوم آرسناید و بررسی محدودیت راندمان در ساختارهای چندپیوندی این نوع سلول خورشیدی

به کمک مدلسازی عددی سلول خورشیدی همواره می‌توان وسعت پارامترهای مورد بحث را افزایش داد، در حالی که هم از نظر هزینه و هم از نظر زمان، در موارد عملی این امر در مدلسازی مطلوب‌تر است. با توجه به کاربردهای انرژی خورشیدی، نوع جدیدی از منابع تبدیل انرژی بدون آلودگی، افزاره‌های فتوولتاییک است که با اقبال فزاینده‌ای روبه‌روست. همواره دو نگرانی در زمینه‌ی مدلسازی و شبیه‌سازی سلول خورشیدی مطرح می‌شود: 1. آیا مدلسازی رایانه‌ای توانایی و دقت لازم برای پیش‌بینی عملکرد سلول خورشیدی را دارد؟ 2. اگر چنین است چگونه می‌توان با استفاده از مدلسازی به بهینه‌سازی ساختار و بهبود طراحی سلول خورشیدی پرداخت؟ ما در این مقاله پاسخ خواهیم داد که با استفاده از مدلسازی می‌توان به نتایجی در مورد توانایی مدلسازهای عددی برای پیشگویی رفتار افزاره نظیر مشخصه‌های ولتاژ ـ جریان که همواره از مهم‌ترین پارامترهای افزاره محسوب می‌شود، دست یافت و می‌توان این مدلسازی را به‌ازای مقادیر متفاوت و مشابهی از پارامترها، نظیر تراکم آلایش، ضخامت لایه‌ها و دماهای مختلف به‌دست آورد. در این مقاله، ساختار پایه‌ای سلول خورشیدی تک‌پیوندی و دوپیوندی مبتنی بر gaas را با استفاده از نرم‌افزار مدلسازی افزاره silvaco مدلسازی می‌کنیم و سپس به بهینه‌سازی و مقایسه با نتایج کارهای عملی می‌پردازیم و نقش مواد گوناگون را در این ساختار بررسی کرده و نتایج مدلسازی خود را بیان می‌کنیم و همچنین به بررسی پایه‌ای پیوند تونلی به‌عنوان یک پارامتر حیاتی برای طراحی سلول‌های خورشیدی چندپیوندی می‌پردازیم. موفقیت در مدلسازی پیوند تونلی این توانایی را به‌وجود خواهد آورد که سلول‌های خورشیدی با بازدهی بیشتری را داشته باشیم. تاثیرات تونل‌زنی کوانتومی بر پایه‌ی اتصالات به دام‌اندازی و تونل‌زنی باند به باند غیرمحلی که توسط روش wentzel-kramers-brillouinتعریف شده است. در انتها محدودیت‌های راندمان برای این گونه ساختارهای تک و چندپیوندی را بیان می‌کنیم.