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Numerical Analysis of Copper-Indium-Gallium-Diselenide-Based Solar Cells by SCAPS-1DAnálisis numérico de células solares basadas en cobre-indio-galio-diseleniuro mediante SCAPS-1D

Resumen

Hemos utilizado un programa de simulación unidimensional, el Simulador de Capacitancia de Células Solares en 1 Dimensión (SCAPS-1D), para investigar las propiedades de las células solares basadas en cobre-indio-galio-diseleniuro (CIGS). Partiendo de una estructura convencional de ZnO-B/i-ZnO/CdS/CIGS, simulamos los parámetros de las características de corriente-tensión y mostramos cómo influyen el grosor de la capa absorbente, la densidad de huecos y la separación de bandas en la densidad de corriente de cortocircuito (Jsc), la tensión en circuito abierto (Voc), el factor de llenado (FF) y la eficiencia de la célula solar. Nuestros resultados de simulación muestran que todos los parámetros eléctricos se ven muy afectados por el grosor del absorbedor (w) por debajo de 1000 nm, debido al aumento de la recombinación de contracontacto y a una absorción muy pobre. El aumento de la densidad de huecos (p) o de la separación de banda del absorbedor (Eg) mejora la Voc y conduce a una alta eficiencia, que alcanza un valor del 16,1% cuando p = 1016 cm-3 y Eg=1,2 eV. Con el fin de reducir la recombinación en el contacto posterior, se ha investigado el efecto de una capa muy delgada con alta separación de banda insertada cerca del contacto posterior y que actúa como reflector de electrones, el llamado reflector de electrones posterior (EBR). Las prestaciones de las células solares mejoran significativamente cuando se utilizan absorbedores ultrafinos (w < 500 nm); la ganancia correspondiente de Jsc debida al EBR es de 3 mA/cm2. Nuestros resultados concuerdan con los obtenidos en la literatura a partir de experimentos.

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