آموزش رایگان سیلواکو Silvaco

شبیه سازی سلول خورشیدی CIGS با بررسی تاثیرات ضخامت و ناخالصی جهت بهینه سازی و
دستیابی به بیشترین بازده در سیلواکو

سیلواکو: سلول خورشیدی CIGS

مساله انرژی بدون تردید یکی از مسائل اساسی امروز و آینده بشر است. وابستگی شدید جوامع صنعتی به منابع انرژی , به ویژه سوختهای فسیلی مثل نفت و مصرف و به کارگیری بیرویه آنها سبب شده است که این منابع که در قرنهای متمادی در لایه های زیر زمین تشکیل شده, تخلیه شوند. احتمالا اتمام بعضی از این منابع , تهدیدی جدی برای کشورهای صنعتی است که روز به روز وابسته تر به انرژی و به خصوص انرژی برق می شوند. از زمان اولین تحریم اروپا و آمریکا سال 1973 به بعد حرکات جدی در کشورهای صنعتی در جهت جایگزین سوخت های فسیلی انجام گرفت.

با پیدایش سوخت های فسیلی مساله طراحی و ساخت دستگاه های خورشیدی اهمیت خود را از دست داد. سوخت های فسیلی به ویژه از اوایل قرن بیستم به علت ارزه ی فوق العاده آن نقش انرژی اصلی را در تمدن بشری بر عهده گرفت. اما پس از بحران انرژی به ویژه در سالهای اخیر , بار دیگر مساله انرژی خورشیدی و پژوهش های علمی و فنی برای به کارگیری این انرژی و جایگزین کردن آن به جای سوخت های فسیلی و دیگر انرژی های پایان پذیر مطرح شده است.

در سالهای اخیر استفاده از سلول های خورشیدی به جهت جذب انرژی خورشیدی و تبدیل نمودن آن به انرژی الکتریکی افزایش یافته است. سلول های خورشیدی انواع بسیار مختلفی از نظر شکل ظاهری و نیز مواد به کار رفته شده دارند. بررسی بازده سلول های خورشیدی و افزایش آن از موضوعاتی است که در سالهای اخیر به مراتب بسیار مورد توجه قرار گرفته است . لایه جاذب یا CIGS جایی است که عمده تولید حامل در آن انجام می شود.

سیلواکو : سلول خورشیدی فیلم نازک CIGS

CIGS آلیاژی است که شامل مواد CuInSe2(CIS) و CuGaSe2(CGS) می باشد. هر دو ماده CIS و CGS موادی با شکاف باند مستقیم, با گستره شکاف باندی از 1.07 تا 1.7 الکترون و ضریب جذب بالا می باشند. گستره شکاف باند , طیف مادون قرمز و طیفهای نور خورشیدی با انرژی بالا را پوشش می دهد. بیشتر طیفهای نور در اتصال P-N و در نزدیکی CdS جذب می شوند. این ویژگی باعث می شود که لایه جاذب در سلول CIGS در مقایسه با سلول های سنتی سیلیسیومی با ضخامت نازکتر تولید شوند. با آلیاژ سازی از این دو ترکیب می توانیم شکاف باندهای متفاوتی از CIGS داشته باشیم.

سلول خورشیدی فیلم نازک CIGS از بهترین انتخاب ها برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته است. سلول های خورشیدی لایه نازک CIGS به دلیل بازدهی زیاد و قیمت کم در ساخت, توجه محققان را جلب کرده اند.در این پژوهش به بررسی عملکرد و عوامل موثر بر بازدهی سلول های خورشیدی پرداخته می شود.

پارامترهای مختلف ساختار با استفاده از نرم افزار شبیه سازی سیلواکو بهبود یافته است و بیشترین بازده ممکن برای ساختار فراهم گردد. تغییر ضخامت لایه ها و محاسبه مقادیر مختلف نسبت مولی گالیوم و هم چنین نسبت های مختلف نفوذ ناخالصی را جهت افزایش بازدهی سلول خورشیدی CIGS بررسی نموده ایم. 

این پروژه  بهینه سازی یک پایان نامه سلول خورشیدی در نرم افزار سیلواکو Silvaco می باشد. که بخش هایی از کد نویسی آن را در زیر خواهیم دید.

 

go atlas
#

mesh auto width=1e12
x.m loc=0 s=1
x.m loc=1 s=1
#

region num=1 material=ZnO bottom thick=0.2 ny=40 donor=1e18
region num=2 material=ZnO bottom thick=0.05 ny=40 conductor
region num=3 material=ZnSe bottom thick=0.250 ny=15 donor=1e18
region num=4 material=CIGS bottom thick=2.0 ny=40 accep=1e15 x.comp=0.3
region num=5 material=InGaP bottom thick=0.1 ny=40 accep=20
region num=6 material=Molybdinum bottom thick=0.5 ny=30 conductor

elec num=1 name=cathode top
elec num=2 name=anode bottom

material material=Molybdinum resistivity=100
# CIGS
material mat=CIGS PERMITTIVITY=13.6 AFFINITY=4.58 MUN=100 MUP=10 Nv300=1.8e19 Nc=2.2e18
# ZnSe
material mat=ZnSe PERMITTIVITY=8.1 AFFINITY=3.75 MUN=100 MUP=16 Nv300=1.8e19 Nc=1.5e18
# ZnO
material mat=ZnO PERMITTIVITY=8.49 AFFINITY=4.5 MUN=100 MUP=25 resistivity=100 Nv300=1.8e19 Nc=2.2e18

Methode gummel newton
output con.band val.band

#
beam num=1 x.origin=0.0 y.origin=-1.0 angle=90.0 wavelength=0.6 tr.mat diffuse min.power=1e-9 reflects=1 sub

solve init
save outf=h11g1.set
tonyplot h11g1.set

quit

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.