Моделювання характеристик тонкоплівкових GaAs і органічних D18:L8-BO сонячних елементів
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. Зростання потреб у чистій енергії та обмеженість традиційних джерел зумовлюють необхідність розвитку сонячних технологій. Особливої уваги набувають органічні та GaAs-сонячні комірки завдяки високій ефективності, гнучкості та потенціалу для масштабування. Актуальність теми полягає у дослідженні й чисельному моделюванні таких комірок з метою оптимізації їх параметрів для підвищення ефективності. Мета і задачі дослідження. Метою роботи є чисельне дослідження роботи органічних та неорганічних напівпровідникових сонячних елементів; аналіз впливу параметрів елементів і температури на їх фотоелектричні характеристики; визначення оптимальних умов, що забезпечують найвищу ефективність пристрою. Для досягнення мети було визначено такі завдання:
- Розробити багатошарові моделі сонячних елементів на основі GaAs та D18:L8-BO у середовищі OghmaNano.
- Провести верифікацію моделей за теоретичними даними для підтвердження достовірності результатів.
- Проаналізувати вплив товщини активного шару, концентрації домішок, температури й освітленості на параметри VOC, JSC, FF та PCE.
- Побудувати вольт-амперні характеристики для оцінки фотоелектричної продуктивності комірок у різних режимах роботи.
- Виконати порівняльний аналіз органічних та неорганічних структур для визначення переваг та обмежень кожної з технологій.
Об’єкт дослідження. Сонячні елементи на основі арсеніду галію (GaAs) та органічного матеріалу D18:L8-BO. Предмет дослідження. Фотоелектричні характеристики та фізикотехнологічні параметри багатошарових сонячних елементів; методи чисельного моделювання процесів поглинання, перенесення та рекомбінації носіїв заряду. Методи дослідження. Для дослідження застосовано чисельне моделювання в середовищі OghmaNano з використанням методів розв’язання стаціонарних задач переносу заряду та фотогенерації. Проведено варіаційний аналіз основних параметрів пристрою: товщини шарів, концентрації легування, температури та інтенсивності освітлення. Для аналізу отриманих характеристик використано методи побудови J–V характеристик, обчислення фотоелектричних параметрів (JSC, VOC, FF, PCE) та графічної інтерпретації результатів у середовищі Python. Наукова новизна одержаних результатів. Проведено порівняльне чисельне моделювання двох типів сонячних елементів — органічного (на основі D18:L8-BO) та неорганічного (на основі GaAs) — в єдиному програмному забезпеченні OghmaNano із варіацією технологічних параметрів. Запропоновано узагальнений підхід до аналізу температурної стабільності, оптичних втрат та впливу концентрації легування на ключові фотоелектричні характеристики. Встановлено оптимальні діапазони параметрів, що забезпечують максимальну ефективність пристроїв у різних умовах експлуатації. Практичне значення одержаних результатів. Розроблені моделі та результати чисельного моделювання можуть бути використані для оптимізації структури та параметрів як органічних, так і неорганічних (GaAs) сонячних елементів на етапі їхнього проєктування. Отримані залежності дозволяють прогнозувати ефективність пристроїв за різних умов експлуатації, що є важливим для створення мобільних, гнучких та високопродуктивних фотоелектричних систем. Методика також може бути адаптована для дослідження інших типів сонячних елементів.
Опис
Ключові слова
чисельне моделювання, D18:L8-BO, арсенід галію, вольтамперна характеристика, рекомбінація, numerical simulation, gallium arsenide, currentvoltage characteristic, recombination
Бібліографічний опис
Сіряк, Т. В. Моделювання характеристик тонкоплівкових GaAs і органічних D18:L8-BO сонячних елементів : магістерська дис. : 105 Прикладна фізика та наноматеріали / Сіряк Тетяна Вікторівна. - Київ, 2025. - 76 с.