شبیه سازی عددی سلول خورشیدی چند پیوندی gaas
چکیده
بررسی عملکرد یک عنصر نیمه هادی بدون ساختن آن تنها با شبیه سازی رفتار آن میسر می-شود. هدف از این تحقیق شبیه سازی عددی سلول های خورشیدی چند پیوندی به کمک دسته معادلات دریفت- دیفیوژن به منظور بررسی مشخصه های درونی این گونه سلول ها از جمله توزیع حامل های بار الکتریکی و بار کل فضا، توزیع میدان و پتانسیل الکتریکی درونی، ساختار باند هدایت و همچنین بررسی مشخصات خروجی آن ها از قبیل منحنی ولتاژ- جریان، منحنی ولتاژ- توان، جریان اتصال کوتاه، ولتاژ مدار باز و ... است. ابتدا به معرفی ساختارهای گوناگون سلول های خورشیدی و روش های افزایش بازده تبدیل آن ها پرداخته شده است. سپس مدل دریفت- دیفیوژن معرفی شده و الگوریتم های گوناگون برای حل این مدل مورد بررسی قرار خواهد گرفت که از بین آنها الگوریتم گامل برای شبیه سازی مورد نظر انتخاب شده است. این الگوریتم برای ادوات نیمه هادی در ابعاد میکرومتر به خوبی عمل می-کند. در این الگوریتم برای حل معادلات مدل دریفت- دیفیوژن از روش جای گذاری lu استفاده شده است. در مرحله بعد الگوریتم گامل با استفاده از نرم افزار matlab پیاده سازی شده است. به منظور بررسی صحت و میزان دقت نرم افزار شبیه ساز چندین سلول خورشیدی که عملکرد آن ها قبلاً به صورت تجربی یا شبیه سازی بررسی شده اند، شبیه سازی شده؛ به این صورت که ابتدا یک پیوند p-n ساده و پس از آن دو سلول تک پیوندی si و gaas به ترتیب با ساختارهای n+-p-p+ و p-n-n+ برای کاربردهای زمینی و فضایی و سرانجام یک سلول دو پیوندی gaas/ge شبیه سازی شده اند. مقادیر حاصل از این شبیه سازی ها نشان دهنده عملکرد مطلوب این شبیه ساز است. همچنین نتایج نشان می دهد که شبیه ساز طراحی شده برای بررسی عملکرد سلول های خورشیدی با ابعاد میکرو به لحاظ دقت و صحت، بسیار مناسب است