Simulation et Modélisation des Performances des Panneaux Solaires à base des cellules à double jonction InGaP/GaAS

Abstract

Les cellules solaires inorganiques à base des matériaux semi-conducteurs III-V sont largement utilisées grâce à leurs rendements élevées. dans ce mémoire de fin d’études, on vise à améliorer la performance de la cellule solaire à hétérojonction (double jonction) InGaP/ GaAs. Les deux sous cellules sont interconnectés par une jonction tunnel (JT) InGaP/InGaP et constituants des couches à la surface arrière (BSF) des matériaux InAlAsP et AlGaAs pour la cellule InGaP et la cellule GaAs respectivement. La simulation est faite après une optimisation, modélisation et le choix des matériaux utilisés et les épaisseurs des différentes couches constituantes la cellule solaire. Le choix des matériaux dont l’énergie de gap est décroissante permet l’absorption du spectre solaire dans sa quasi-totalité et l’optimisation des épaisseurs des couches (couches minces) permet un compromis entre la performance et le cout de la conception de la structure optimisée. La cellule solaire InGaP/GaAs avec des paramètres optimaux est illuminée par un spectre solaire AM1.5 à travers une couche fenêtre InAlAsP. L’extraction des paramètres courant de court-circuit (JSC), la tension à circuit ouvert (VOC), et le rendement (ɳ) sont fait en utilisant le logiciel Tacd silvaco, et la modélisation du panneau a été faite par Matlab Simulink. Mots clés : Cellule solaire, hétérojonction, Jonction tunnel (JT), BSF, InGaP, GaAs, Tcad Silvaco, panneau photovoltaïque simulation. ملخص: تستخدم الخلايا الشمسية غير العضوية التي تعتمد على مواد اشباه النواقل من النوع III-Vعلى نطاق واسع بسبب كفاءتها العالية. في العمل نهدف الى تحسين الخلية الشمسية غير المتجانسة (ثنائية الوصلة) . InGaP /GaAsترتبط الخليتان الفرعيتان بواسطة قطبالنفقي )InGaP/GaAsP(JT وطبقة السطح الخلفي ) (BSFبمواد InAIAsPو AlGaAsلخلية GaAsعلى التوالي. تتم المحاكاة بعد التحسين والنمذجة واختيار المواد المستخدمة وسمك الطبقات المختلفة التي تشكل الخلية الشمسية. ان اختيار المواد التي تتناقص طاقة فجواتها يسمح بامتصاص الطيف الشمسي بكامله تقريبا ،كما ان تحسين سماكة الطبقات (الطبقات الرقيقة ) يسمح بالموازنة بين المردودية وتكلفة التصميم الأمثل المختار. تضاء الخلية شمسية InGaP /GaAsمع الخصائص المثلى المنتقاة بواسطة الطيف الشمسي AM1.5من خلال طبقة نافذة InAlAsPيتم استخلاص تيار الدارة القصيرة) 𝑺𝑪𝑱( ،جهد الدارة المفتوحة )𝑶𝑪𝑽( ،المردودية ( )ηباستخدام برنامج المحاكاة Tcadsilvacoو تم عمل نمذجة الألواح بواسطة MATLAB Simulink الكلمات المفتاحية: الخلايا الشمسية غير المتجانسة (ثنائية الوصلة(،القطب النفقى ) Tacd Silvaco، GaAs، InGaP، BFS، (JTمحاكات الألواح الكهروضوئية