Akademik Veri Yönetim Sistemi
4. Uluslararası Uludağ Bilimsel Araştırmalar Kongresi, Bursa, Türkiye, 16 - 17 Kasım 2024, ss.450-451
Cadmium Telluride (CdTe) tabanlı güneş hücrelerinin belirli bir sıcaklık aralığındaki performans varyasyonlarını analiz edilerek ve sıcaklık değişimlerinin hücrenin temel elektriksel parametreleri üzerindeki etkileri çalışma kapsamında incelemektedir. CdTe güneş hücrelerinin performansı, SCAPS (Solar Cell Capacitance Simulator) yazılımı kullanılarak 273 K ile 313 K arasındaki sıcaklıklarda simüle edilmiştir. CdTe güneş hücresi modelinde back kontak/CdTe/CdS/ SnO₂ /front kontak katmanlarından oluşan çok katmanlı bir yapı dikkate alınarak, AM 1.5G spektrumu altında 100 mW/cm² ışık yoğunluğunda simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, güneş hücresinin temel elektriksel özellikleri olan kısa devre akım yoğunluğu (Jsc), açık devre voltajı (Voc), dolum faktörü (FF) ve verimlilik gibi parametreler incelenmiştir. 273 K (0°C) sıcaklıkta simülasyon gerçekleştirildiğinde, elde edilen akım yoğunluğu (Jsc) 22.19 mA/cm², açık devre gerilimi (Voc) 0.772 V, doluluk faktörü (FF) %73.50 ve verim %12.60 olarak belirlenmiştir. Ancak, sıcaklık arttıkça, Jsc değerlerinde belirgin bir azalma gözlemlenmiş ve verim oranı %12.60'dan %11.19'a düşmüştür.Ayrıca, CdTe güneş hücresinin kuantum verimliliği (QE) eğrisi de simüle edilmiştir. Elde edilen QE sonuçları, farklı dalga boylarındaki ışık absorpsiyonu ve elektron yayılımı üzerindeki etkileri göstermektedir. 300 nm dalga boyunda %2.36, 350 nm'de %15.70, 400 nm'de %27.38, 450 nm'de %36.39, 500 nm'de %58.07, 600 nm'de %88.14, 700 nm'de %89.22 ve 800 nm'de %87.66 kuantum verimliliği elde edilmiştir. Sonuçlar, sıcaklık artışlarının CdTe güneş hücrelerinin performansını doğrudan etkilediğini göstermektedir. Yüksek sıcaklıklarda açık devre voltajının (Voc) düşmesi ve dolum faktörünün (FF) azalması gibi olumsuz etkiler ortaya çıkarken, kısa devre akım yoğunluğu (Jsc) belirli bir noktaya kadar artış göstermektedir. 300 nm'den 800 nm'ye kadar dalga boylarında QE değerlerinde artış gözlemlenmiş, özellikle 600 nm ile 700 nm arasında en yüksek değerler elde edilmiştir. CdTe tabanlı güneş hücrelerinin sıcaklık değişimlerine karşı gösterdiği performans varyasyonlarının analizi, bu hücrelerin düşük sıcaklıklarda daha yüksek verimlilik sergilediğini ve optimum performans gösterecekleri sıcaklık aralığını belirlemektedir. Çalışma sonuçları, CdTe güneş hücrelerinin performansını optimize etme süreçlerinde sıcaklık faktörünün etkili olduğunu göstermektedir.
CdTe-based solar cells are investigated in this study for their performance variations within a temperature range of 273 K to 313 K, with a particular focus on the impact of temperature fluctuations on key electrical parameters. Utilizing SCAPS software, simulations were conducted to evaluate a multilayer structure consisting of back contact/CdTe/CdS/SnO₂/front contact layers under the AM 1.5G spectrum at a light intensity of 100 mW/cm². At a baseline temperature of 273 K (0°C), the simulated Jsc was recorded at 22.19 mA/cm², Voc at 0.772 V, FF at 73.50%, and efficiency at 12.60%. Notably, as temperature increased, a marked decline in Jsc values was observed, with efficiency diminishing from 12.60% to 11.19%. Additionally, the study includes simulations of the quantum efficiency (QE) curve, revealing its relationship with light absorption and electron emission across various wavelengths. The obtained QE values demonstrated notable efficiency improvements, ranging from 2.36% at 300 nm to 89.22% at 700 nm, with a slight decrease to 87.66% at 800 nm. The results show that temperature increases directly affect the performance of CdTe solar cells. Adverse effects, such as a decrease in open-circuit voltage (Voc) and a reduction in fill factor (FF), are observed at higher temperatures, while the short-circuit current density (Jsc) shows an increase up to a certain point. An increase in QE values was noted across wavelengths from 300 nm to 800 nm, with the highest values attained particularly between 600 nm and 700 nm. The analysis of performance variations of CdTe-based solar cells in response to temperature changes indicates that these cells exhibit higher efficiency at lower temperatures and helps in identifying the temperature range at which optimal performance occurs. The results of the study show that the temperature factor is effective in the process of optimising the performance of CdTe solar cells.