نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسنده
گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندارن، بابلسر
چکیده
در تحقیق حاضر، هدف بررسی کارایی فوتولومینسانس نانوذرات فسفر قرمز در افزایش بازده سلول خورشیدی است. فسفر قرمز از طریق کاهش بازتاب سطحی سلول خورشیدی سیلیکونی نیز می‌تواند بازده سلول را افزایش دهد، برای این که تأثیر خاصیت فوتولومینسانس فسفر در افزایش بازده سلول بیشتر نمایان شود قبل از لایه نشانی فسفر، اکسید روی را که خاصیت ضد بازتاب دارد بر سطح سلول لایه‌نشانی کردیم تا بازتاب سطح سلول تا حد ممکن کاهش یابد و نقش خاصیت ضد بازتاب فسفر در افزایش بازده به حداقل برسد، با این روش افزایش بازده حاصل شده از لایه‌نشانی فسفر قرمز را می‌توان مرتبط به خاصیت فوتولومینسانس فسفر قرمز دانست. ابتدا nm50 اکسید روی به روش تبخیر حرارتی فیزیکی بر روی سطح سلول خورشیدی سیلیکونی لایه‌نشانی شد و نتایج طیف‌سنجی نوری از سطح لایه نشان داد که این لایه بازتاب سطح سلول را کاهش داده است. همچنین نتایج اندازه‌گیری بازده سلول تحت تابش استاندارد AM1.5G بر سلول خورشیدی سیلیکونی نشان داد، بازده سلول کاهش یافته است. سپس بر سطح لایۀ اکسید روی nm90 فسفر قرمز به روش تبخیر حرارتی فیزیکی لایه‌نشانی شد و نتایج طیف‌سنجی نوری نشان داد که این لایه، مقداری بازتاب سطح سلول را افزایش داده است. نتایج اندازه‌گیری بازده حدود 37 درصد افزایش بازده نسبی را نشان داد. این افزایش بازده را می‌توان به خاطر خاصیت فوتولومینسانس نانوذرات فسفر دانست که با دریافت نور فرابنفش می‌توانند نور مرئی گسیل کنند که برای سلول خورشیدی سیلیکونی جذب بیشتری دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Fabrication of zinc oxide and phosphorus optical thin films and comparison of their effect on silicon solar cell efficiency
نویسنده [English]
- Saeed Salehpour
Physics Department, Faculty of Basic Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
چکیده [English]
In this study, we investigated the application of the photoluminescence of red phosphorus nanoparticles in increasing solar cell efficiency. Additionally, red phosphorus can also decrease surface reflection in silicon solar cells, thereby further increasing their efficiency. To demonstrate the impact of phosphorus's photoluminescence properties on cell efficiency, a layer of zinc oxide, known for its anti-reflective properties, is first deposited on the cell surface. By minimizing surface reflection and reducing the influence of phosphorus's anti-reflective effects on the efficiency, we can attribute any efficiency gains to the photoluminescence of red phosphorus. Initially, 50 nm zinc oxide was deposited on the silicon solar cell surface using the PVD method. Optical spectroscopy analysis showed that this layer effectively reduced surface reflection. However, subsequent measurement of the cell efficiency under standard AM1.5G radiation demonstrated a decrease in efficiency. Subsequently, 90 nm red phosphorus was deposited onto the zinc oxide layer using the PVD method. Optical spectroscopy results indicated that this new layer actually increased surface reflection. Remarkably, the efficiency measurement showed a significant relative increase of approximately 37%. This efficiency boost can be attributed to the photoluminescence properties of phosphorus nanoparticles, which absorb UV light and emit visible light, making it more efficiently absorbed by silicon solar cells.
کلیدواژه‌ها [English]
- silicon solar Cell
- Efficiency
- phosphorus
- reflection
- zinc oxide
- K H Raut, H N Chopde, and D W Deshmukh, IJEEE 1, 3 ( 2018) 1.
- M T Kibria, A Ahammed, S M Sony, F Hossain, and Shams-Ul-Islam, Proceedings of 5th International Conference on Environmental Aspects of Bangladesh, Bangladesh (2015)
- A Pattnaik, Shivangi and M Kumar, Results in Optics 12 (2023) 100459.
- C -K Wu, S Zou, C -W Peng, et al., Journal of Energy Chemistry 81 (2023) 212.
- A Pourakbar Saffar and B Deldadeh Barani, IJRED 3 , 3 (2014) 184.
- M F Abdelbar, M Abdelhameed, and M Esmat et al., Nano Energy 89 (2021) 106470.
- M F Abdelbar, M El-Kemary, and N Fukata, Nano Energy 77 (2020) 105163.
- S Chander, A Purohit, A Nehra, et al., IJRER 5, 1 (2015) 41.
- L Pei, X -K Gong, L Li, et al., Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 675 (2023) 132015.
- C -K Wu, S Zou, C -W Peng, et al., Journal of Energy Chemistry 81 (2023) 212.
- X Ma, Y Chen, Y Liu, et al., Optical Materials 145 (2023) 114501.
- A Flores-Pacheco, J R Montes-Bojórquez, M E Álvarez-Ramos, et al., Micro and Nano Engineering 15 (2022) 100128.
- M Z Pakhuruddin, Y Yusof, K Ibrahim, et al., Optik - International Journal for Light and Electron Optics 124 , 22 (2013) 5397.
- B V Shanabrook, S G Bishop and P C Taylor, Le Journal de Physique Colloques 42 , C4 (1981) 865.
- Q Wu, X Liu, B Li, et al., JMST 67 (2021) 70.
- C K Hong, H -S Ko, E -M Han, et al., NRL 8 , 1 (2013) 219.
)