Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS
In this work, we carried out the study of electrical characteristics with two-dimensional numerical analysis by using the Aided Design (TCAD Silvaco) software for CdS/CuInGaSe₂ (CIGS) thin solar cells. Their structure is composed of a thin CIGS solar cell in the configuration: ZnO(200 nm)/CdS(50 nm)...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
|---|---|
| Datum: | 2021 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216289 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS / H. Amar, M. Amir, H. Ghodbane, B. Babes, M.N. Kateb, M.A. Zidane, A. Rauane // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 457-465. — Бібліогр.: 21 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862748308145963008 |
|---|---|
| author | Amar, H. Amir, M. Ghodbane, H. Babes, B. Kateb, M.N. Zidane, M.A. Rauane, A. |
| author_facet | Amar, H. Amir, M. Ghodbane, H. Babes, B. Kateb, M.N. Zidane, M.A. Rauane, A. |
| citation_txt | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS / H. Amar, M. Amir, H. Ghodbane, B. Babes, M.N. Kateb, M.A. Zidane, A. Rauane // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 457-465. — Бібліогр.: 21 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics |
| description | In this work, we carried out the study of electrical characteristics with two-dimensional numerical analysis by using the Aided Design (TCAD Silvaco) software for CdS/CuInGaSe₂ (CIGS) thin solar cells. Their structure is composed of a thin CIGS solar cell in the configuration: ZnO(200 nm)/CdS(50 nm)/CIGS (350 nm)/Mo. Then ZnO is used for a conductive oxide contacted transparent front of the cell. For rear contact, the molybdenum (Mo) is used. The layer of the CdS window and the shape of the CIGS absorber form an n-p semiconductor heterojunction. The performance of the cell was evaluated by applying the defects created in the grain joints of polycrystalline CdS and CIGS material and the CIGS/CdS interface in the model, and the physical parameters used in the TCAD simulations have been calibrated to reproduce experimental data. The J–V characteristics are simulated under AM1.5 illumination conditions. The conversion efficiency (η) 20.10% has been reached, and the other characteristic parameters have been simulated: the open-circuit voltage (Vₒc) is 0.68 V, the circuit-current density (Jₛc) is equal to 36.91 mA/cm², and the form factor (FF) is 0.80. The simulation results showed that the molar fraction of the CIGS layer has an optimal value around 0.31 corresponding to a gap energy of 1.16 eV; this result is in very good agreement with that found experimentally.
У роботі проведено дослідження електричних характеристик двовимірним чисельним аналізом за допомогою програмного забезпечення Aided Design (TCAD Silvaco) для тонких сонячних елементів CdS/CuInGaSe₂ (CIGS). Структура складається з тонкого сонячного елемента CIGS у конфігурації: ZnO (200 нм)/CdS (50 нм)/CIGS (350 нм)/Mo. Потім ZnO використано для провідного оксиду у контакті з прозорою передньою частиною елемента. Для зворотного контакту використовується молібден (Mo). Шар вікна CdS і форма поглинача CIGS – це напівпровідниковий n–p гетероперехід. Продуктивність елемента оцінювалася з урахуванням кількості дефектів, утворених поблизу стиків полікристалічного матеріалу CdS і CIGS біля інтерфейсу CdS/CIGS у моделі, а фізичні параметри для TCAD-моделювання були відкалібровані з метою відтворення експериментальних даних. J–V характеристики моделюються за умови освітлення AM1.5. Ефективність перетворення (η) досягає 20,10%. Також моделюються інші характерні параметри: напруга розімкнутого контуру (Vₒc) дорівнює 0,68 В, густина струму контуру (Jₛc) дорівнює 36,91 мА/см², та формфактор (FF) становить 0,80. Результати моделювання показали, що молярна частка х шару CIGS має оптимальне значення, близьке до 0,31, що відповідає енергії забороненої зони 1,16 еВ. Це дуже добре узгоджується з експериментальними значеннями.
|
| first_indexed | 2026-04-17T19:46:59Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-216289 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-8034 |
| language | English |
| last_indexed | 2026-04-17T19:46:59Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Amar, H. Amir, M. Ghodbane, H. Babes, B. Kateb, M.N. Zidane, M.A. Rauane, A. 2026-04-13T09:02:02Z 2021 Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS / H. Amar, M. Amir, H. Ghodbane, B. Babes, M.N. Kateb, M.A. Zidane, A. Rauane // Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. — 2021. — Т. 24, № 4. — С. 457-465. — Бібліогр.: 21 назв. — англ. 1560-8034 PACS: 73.40.-c, 73.50.Pz, 88.40.hj https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216289 https://doi.org/10.15407/spqeo24.04.457 In this work, we carried out the study of electrical characteristics with two-dimensional numerical analysis by using the Aided Design (TCAD Silvaco) software for CdS/CuInGaSe₂ (CIGS) thin solar cells. Their structure is composed of a thin CIGS solar cell in the configuration: ZnO(200 nm)/CdS(50 nm)/CIGS (350 nm)/Mo. Then ZnO is used for a conductive oxide contacted transparent front of the cell. For rear contact, the molybdenum (Mo) is used. The layer of the CdS window and the shape of the CIGS absorber form an n-p semiconductor heterojunction. The performance of the cell was evaluated by applying the defects created in the grain joints of polycrystalline CdS and CIGS material and the CIGS/CdS interface in the model, and the physical parameters used in the TCAD simulations have been calibrated to reproduce experimental data. The J–V characteristics are simulated under AM1.5 illumination conditions. The conversion efficiency (η) 20.10% has been reached, and the other characteristic parameters have been simulated: the open-circuit voltage (Vₒc) is 0.68 V, the circuit-current density (Jₛc) is equal to 36.91 mA/cm², and the form factor (FF) is 0.80. The simulation results showed that the molar fraction of the CIGS layer has an optimal value around 0.31 corresponding to a gap energy of 1.16 eV; this result is in very good agreement with that found experimentally. У роботі проведено дослідження електричних характеристик двовимірним чисельним аналізом за допомогою програмного забезпечення Aided Design (TCAD Silvaco) для тонких сонячних елементів CdS/CuInGaSe₂ (CIGS). Структура складається з тонкого сонячного елемента CIGS у конфігурації: ZnO (200 нм)/CdS (50 нм)/CIGS (350 нм)/Mo. Потім ZnO використано для провідного оксиду у контакті з прозорою передньою частиною елемента. Для зворотного контакту використовується молібден (Mo). Шар вікна CdS і форма поглинача CIGS – це напівпровідниковий n–p гетероперехід. Продуктивність елемента оцінювалася з урахуванням кількості дефектів, утворених поблизу стиків полікристалічного матеріалу CdS і CIGS біля інтерфейсу CdS/CIGS у моделі, а фізичні параметри для TCAD-моделювання були відкалібровані з метою відтворення експериментальних даних. J–V характеристики моделюються за умови освітлення AM1.5. Ефективність перетворення (η) досягає 20,10%. Також моделюються інші характерні параметри: напруга розімкнутого контуру (Vₒc) дорівнює 0,68 В, густина струму контуру (Jₛc) дорівнює 36,91 мА/см², та формфактор (FF) становить 0,80. Результати моделювання показали, що молярна частка х шару CIGS має оптимальне значення, близьке до 0,31, що відповідає енергії забороненої зони 1,16 еВ. Це дуже добре узгоджується з експериментальними значеннями. en Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics Optoelectronics and optoelectronic devices Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS Дослідження електричних характеристик сонячних елементів з гетеропереходом CdS/CIGS Article published earlier |
| spellingShingle | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS Amar, H. Amir, M. Ghodbane, H. Babes, B. Kateb, M.N. Zidane, M.A. Rauane, A. Optoelectronics and optoelectronic devices |
| title | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS |
| title_alt | Дослідження електричних характеристик сонячних елементів з гетеропереходом CdS/CIGS |
| title_full | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS |
| title_fullStr | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS |
| title_full_unstemmed | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS |
| title_short | Electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells CdS/CIGS |
| title_sort | electrical сharacteristics study of heterojunction solar сells cds/cigs |
| topic | Optoelectronics and optoelectronic devices |
| topic_facet | Optoelectronics and optoelectronic devices |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/216289 |
| work_keys_str_mv | AT amarh electricalsharacteristicsstudyofheterojunctionsolarsellscdscigs AT amirm electricalsharacteristicsstudyofheterojunctionsolarsellscdscigs AT ghodbaneh electricalsharacteristicsstudyofheterojunctionsolarsellscdscigs AT babesb electricalsharacteristicsstudyofheterojunctionsolarsellscdscigs AT katebmn electricalsharacteristicsstudyofheterojunctionsolarsellscdscigs AT zidanema electricalsharacteristicsstudyofheterojunctionsolarsellscdscigs AT rauanea electricalsharacteristicsstudyofheterojunctionsolarsellscdscigs AT amarh doslídžennâelektričnihharakteristiksonâčnihelementívzgeteroperehodomcdscigs AT amirm doslídžennâelektričnihharakteristiksonâčnihelementívzgeteroperehodomcdscigs AT ghodbaneh doslídžennâelektričnihharakteristiksonâčnihelementívzgeteroperehodomcdscigs AT babesb doslídžennâelektričnihharakteristiksonâčnihelementívzgeteroperehodomcdscigs AT katebmn doslídžennâelektričnihharakteristiksonâčnihelementívzgeteroperehodomcdscigs AT zidanema doslídžennâelektričnihharakteristiksonâčnihelementívzgeteroperehodomcdscigs AT rauanea doslídžennâelektričnihharakteristiksonâčnihelementívzgeteroperehodomcdscigs |