Simulation Study of n-ZnO/p-Si Heterojunction Solar Cell

Abstract

In a given paper, the simulation program SCAPS—10 is used to study the structure of the n-ZnO/p-Si heterojunction solar cell. This program is designed basically for the simulation and studying the properties of photonic devices. We explored such important controllable design parameters affecting the performance of the p—n-junction solar cells as operating temperature, as we notice increasing in J—V characteristics with T increasing, the effect of thickness of each layer on the performance of a cell is studied, as well as an increasing of J—V characteristics with increasing of p-layer thickness. In the numerical example, 3 um p-layer and 3 um n-layer work to the best advantage for a given doping density. If we change the optimum value, the efficiency can reach η = 5.83% with Voc = 0.589 V, Jsc = 12.451 mA at 300 K, Na = Nd = 10¹⁹; in this case, we have come out the optimum parameters to achieve the best performance of this type of a cell, and we made comparison with a practical ZnO/Si cell.

У даній роботі програма моделювання SCAPS-10 використовується для вивчення структури n-ZnO/p-Si-гетеропереходу сонячних елементів. Ця програма призначена в основному для моделювання та вивчення властивостей фотонних пристроїв. Ми досліджували важливі контрольовані параметри дизайну, що впливають на діяльність р—n-переходу сонячних елементів, такі як робоча температура, тому що ми побачили підвищення характеристики J—V за рахунок збільшення Т, а також вивчили вплив товщини кожного шару на ефективність сонячного елементу і помітили підвищення J—V-характеристики зі збільшенням товщини р-шару. У прикладі з оптимальними параметрами товщини шару р = 3 мм, n = 3 мм, Na = Nd = 10¹⁹ при 300 К одержали такі результати: η = 5.83%, Voc = 0,589 В, JSC = 12,451 мкA/см2; в даному випадку ми підібрали оптимальні параметри для досягнення максимальної продуктивности цього типу гетеропереходів і зробили порівняння з практичною n-ZnO/p-Si-коміркою сонячного елементу.

В данной работе программа моделирования SCAPS-10 используется для изучения структуры n-ZnO/p-Si-гетероперехода солнечных элементов. Эта программа предназначена в основном для моделирования и изучения свойств фотонных устройств. Мы исследовали важные контролируемые параметры дизайна, влияющие на работу р—n-перехода солнечных элементов, такие как рабочая температура, поскольку мы обнаружили повышение характеристики J—V за счёт увеличения Т, изучили влияние толщины каждого слоя на эффективность солнечного элемента и увидели повышение J—V-характеристики с увеличением толщины р-слоя. В примере с оптимальными параметрами толщины слоя р = 3 мм, n = 3 мм, Na = Nd = 10¹⁹ при 300 К мы получили такие результаты: η = 5,83%, Voc = 0,589 V, JSC = 12,451 мкА/см2; в данном случае мы подобрали оптимальные параметры для достижения максимальной производительности этого типа гетеропереходов и сделали сравнение с практической n-ZnO/pSi-ячейкой солнечного элемента.