آموزش رایگان سیلواکو Silvaco
شبیه سازی سیلواکو SILVACO
سلول خورشیدی CIGS
سلول خورشیدی
طبق آمار اخیر ، 90٪ از محصولات PV بر اساس سیلیکون بلوری نسل اول با بازده تبدیل 15-30٪ ساخته شده است. با این حال ، این سلول ها از تولید زیاد و هزینه مواد اولیه رنج می برند. سلول های خورشیدی نسل دوم مبتنی بر سیلیکون آمورف (a-Si) ، تلوراید کادمیوم (CdTe) و (CIGS) دارای مشکلات پایداری و همچنین هزینه های تولید بالایی هستند.
سلول خورشیدی مبتنی بر CIGS (Copper – Indium – Gallium – diSelenide) به عنوان یکی از امیدوار کننده ترین سلولهای خورشیدی فیلم نازک در نظر گرفته می شود که دارای ویژگی های بسیاری از جمله بازدهی بالاتر هم در سطح ماژول و هم سلول ، فرایندهای ساده تولید ، تولید کم هزینه ، دوام عالی و پایداری سختی تابش علاوه بر این ، سلول های خورشیدی CIGS گزینه های جذاب دیگری مانند انعطاف پذیری و سبک بودن برای مصرف کنندگان دارند.
CIGS
ماده CIGS دارای ضریب جذب بسیار بالایی به ترتیب 10-5/cm در طیف نور مرئی خورشید است. آلیاژهای Cu(In(1-x),Gax)Se2 در نیمه هادی ترکیبی نیمه دوم با ساختار کالکوپیریت است جاییکه در آن x = Ga / (Ga +In) کسر مولی از Ga است.
CIGS دارای باند گپ غیر مستقیم است که با x قابل تنظیم است. با تغییر x از 0 به 1 ، شکافهای باند CIGS از1.04ev تا 1.68ev متغیر است.
افزایش عملکرد سلول خورشیدی CIGS
به منظور افزایش عملکرد سلول خورشیدی CIGS ، تمام مهمترین پارامترهایی که بر عملکرد سلول تأثیر می گذارند در این مطالعه بهینه خواهند شد. ضخامت و تراکم دوپینگ از پارامترهای مهم برای بهبود عملکرد سلول و کاهش تولید هزینه سلول است. دما پارامتر بسیار مهم دیگری است که تعیین ویژگیهای سلول فتوولتائیک را تعیین می کند.
علاوه بر این ، در چندین مطالعه تحقیقاتی ، دمای عملکرد سلول 25 درجه سانتیگراد (298 کلوین) بود. با این حال ، در سناریوهای واقع گرایانه ، به دلیل نصب پانل های فتوولتائیک در مناطق مختلف ، دمای کار متغیر است. بنابراین ، مطالعه عملکرد سلول خورشیدی CIGS در دماهای متغیر بسیار ضروری است.
سلول خورشیدی گالیم سلنیید ایندیم مس یا سلول CIGS ، گاهی اوقات سلول CI (G) S یا CIS یک سلول خورشیدی با لایه فیلم نازک است که برای تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی استفاده می شود. این ماده با رسوب لایه نازکی از مس ، ایندیوم ، گالیوم و سلنیوم بر روی شیشه یا پلاستیک ، همراه با الکترودها در جلو و عقب برای جمع آوری جریان تولید می شود.
از آنجا که ماده ضریب جذب بالایی دارد و نور خورشید را به شدت جذب می کند ، فیلم بسیار نازک تری نسبت به سایر مواد نیمه هادی مورد نیاز است.
CIGS یکی از سه فناوری جریان اصلی نازک فتوولتائیک (PV) است که دو فناوری دیگر تلوراید کادمیوم و سیلیکون آمورف است.
مانند این مواد ، لایه های CIGS به اندازه کافی نازک هستند تا انعطاف پذیر باشند و به آنها اجازه می دهد روی لایه های انعطاف پذیر قرار بگیرند. با این حال ، از آنجا که همه این فن آوری ها به طور معمول از تکنیک های رسوب دمای بالا استفاده می کنند ، به طور معمول بهترین عملکرد از سلول های رسوب داده شده روی شیشه حاصل می شود ، حتی اگر پیشرفت در رسوب دمای پایین سلول های CIGS ، بسیاری از این اختلاف عملکرد را پاک کرده است.
CIGS از پلی سیلیکون در سطح سلول بهتر عمل می کند ، با این وجود بازده ماژول آن هنوز هم پایین است . سهم بازار فیلم های نازک در حدود 15 درصد است و بقیه بازار PV را به سلول های خورشیدی معمولی ساخته شده از سیلیکون بلوری می سپارد.
روند ساخت ماژول خورشیدی CIGS
در سال 2013 ، سهم بازار CIGS به تنهایی حدود 2 درصد بود و تمام فناوری های فیلم نازک به طور کامل به زیر 10 درصد رسیدند. سلول های CIGS همچنان در حال توسعه هستند ، زیرا آنها نوید می دهند که به بازدهی شبیه سیلیکون می رسند ، در حالی که هزینه های پایین خود را حفظ می کنند ، همانطور که برای فناوری فیلم نازک معمول است. تولیدکنندگان برجسته فتوولتائیک CIGS ، شرکتهای Nanosolar و Solyndra بودند.
رهبر فعلی بازار شرکت ژاپنی Solar Frontier است ، همچنین Global Solar و GSHK Solar ماژول های خورشیدی عاری از هرگونه فلزات سنگین مانند کادمیوم و / یا سرب تولید می کنند.
CIGS عمدتا به شکل فیلمهای نازک پلی کریستالی استفاده می شود. بهترین بهره وری به دست آمده در سپتامبر 2014 ، 21.7 درصد بوده است. یک تیم در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر با اصلاح سطح CIGS و ایجاد ظاهری مانند CIS ، 19.9٪ ، که در آن زمان یک رکورد بود ، به دست آورد. این نمونه ها روی شیشه رسوب کردند ، به این معنی که محصولات از نظر مکانیکی انعطاف پذیر نبودند.
شبیه سازی سیلواکو
در سال 2013 ، دانشمندان آزمایشگاه های علوم و فنون فدرال سوئیس سلولهای CIGS را روی ورقه های پلیمری انعطاف پذیر با راندمان جدید 20.4٪ تولید کردند. اینها هم بالاترین کارایی و هم بیشترین انعطاف پذیری را نشان می دهند. آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر ایالات متحده 13.8٪ کارایی ماژول یک صفحه تولید بزرگ (متر مربع) و 13٪ بهره وری کل منطقه (و 14.2٪ بازه دیافراگم) را با برخی از ماژول های تولید تأیید کرد.
در سپتامبر 2012 ، شرکت Manz AG آلمان یک ماژول خورشیدی CIGS با کارایی 14.6 در سطح کل ماژول و 15.9 در دیافراگم ارائه داد که در یک مرکز تولید انبوه تولید شده استMiasole بهره وری مجاز از دیافراگم 15.7 را در یک ماژول تولید 1 متر مربع به دست آورد و Solar Frontier مدعی بهره وری 17.8 در ماژول 900 سانتی متر مربع بود. با استفاده از تمرکز نور ی ، بازده بالاتر (حدود 30٪) بدست می آید.
فزایش شکاف باند نوری لایه CIGS
استفاده از گالیوم باعث افزایش شکاف باند نوری لایه CIGS در مقایسه با CIS خالص می شود ، بنابراین ولتاژ مدار باز را افزایش می دهد. فراوانی نسبی گالیوم ، در مقایسه با ایندیوم ، هزینه ها را کاهش می دهد. تولید مقیاس بزرگ ماژول های خورشیدی فیلم نازک CIGS اکنون واقعیت دارد. در حال حاضر چندین کارخانه در حال تولید انبوه سلول های خورشیدی CIGS و ماژول ها روی هر دو بسترهای سخت و قابل انعطاف هستند. فیلم جاذب CIGS را می توان از طریق مسیرهای مختلف ، از جمله هم تبخیر عناصر و تخلیه لایه های اولیه یا ترکیبی رسوب داده شده در خلا یا با تکنیک های کم هزینه ، سنتز کرد.
جهت یادگیری کامل نرم افزار سیلواکو آموزش های رایگان ما را در سایت حامی پروژه دنبال نمایید. و در صورت مشکل در انجام پروژه های سیلواکو خود با متخصصین حامی پروژه در تماس باشید. برای ارتباط با تیم تخصصی سیلواکو حامی پروژه با شماره 09934702599 تماس حاصل نمایید.