Nghiên cứu nâng cao hiệu suất pin mặt trời silic vô định hình với cấu trúc emitter phía sau

• Tác giả: Hồ Công Oanh Kiều
• Người hướng dẫn: TS. Đào Vĩnh Ái
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên cứu nâng cao hiệu suất pin mặt trời dị thể vô định hình/tinh thể Silic có cấu trúc emitter phía sau bằng phương pháp mô phỏng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về pin mặt trời
• 1.2. Các thông số đặc trưng của pin mặt trời
• 1.2.1. Mật độ dòng ngắn mạch
• 1.2.2. Thế hở mạch
• 1.2.3. Công suất cực đại, hiệu suất, hệ số lấp đầy của pin mặt trời
• 1.3. Giới thiệu sơ lược về pin mặt trời Silic
• 1.4. Sơ lược về pin mặt trời dị thể vô định hình/tinh thể Silic
• 1.5. Ưu điểm và quá trình tối ưu hóa của pin mặt trời dị thể vô định hình/tinh thể Silic có cấu trúc emitter phía sau
• 1.6. Quá trình tối ưu hóa
• 2. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG AFORS - HET
• 2.1. Giới thiệu phần mềm AFORS - HET
• 2.2. Mô hình quang
• 2.3. Mô hình điện
• 2.4. Ưu điểm của phần mềm AFORS - HET
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Cấu trúc của pin mặt trời dị thể vô định hình/tinh thể Silic có cấu trúc emitter phía sau trong phần mềm mô phỏng AFORS - HET
• 3.2. Sự ảnh hưởng của công thoát điện tử lớp oxit dẫn điện trong suốt đến hiệu suất của pin mặt trời dị thể vô định hình/tinh thể Silic có cấu trúc emitter phía sau
• 3.3. Sự ảnh hưởng của lớp a-Si:H(n+) đến hiệu suất của pin mặt trời dị thể vô định hình/tinh thể có cấu trúc emitter phía sau
• 3.3.1. Sự ảnh hưởng của nồng độ pha tạp trong lớp a-Si:H(n+)
• 3.3.2. Sự ảnh hưởng của độ dày lớp a-Si:H(n+)
• 3.4. Sự ảnh hưởng của lớp hấp thụ c-Si(n) đến hiệu suất của pin mặt trời dị thể vô định hình/tinh thể Silic có cấu trúc emitter phía sau
• 3.4.1. Sự ảnh hưởng của mật độ oxy trong lớp hấp thụ c-Si(n)
• 3.4.2. Sự ảnh hưởng của điện trở suất của lớp hấp thụ c-Si(n)
• 3.4.3. Sự ảnh hưởng của độ dày lớp hấp thụ c-Si(n)
• 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về pin mặt trời silic

Pin mặt trời silic là một trong những công nghệ năng lượng tái tạo phổ biến nhất hiện nay. Hiệu suất pin mặt trời silic phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cấu trúc và vật liệu sử dụng. Việc nâng cao hiệu suất pin mặt trời silic không chỉ giúp tăng cường khả năng chuyển đổi năng lượng mà còn giảm chi phí sản xuất. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc emitter phía sau của pin mặt trời silic, nhằm cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Theo các nghiên cứu trước đây, việc sử dụng cấu trúc emitter phía sau có thể giúp tăng cường khả năng thu nhận ánh sáng và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

1.1. Các thông số đặc trưng của pin mặt trời

Các thông số như mật độ dòng ngắn mạch, thế hở mạch, và công suất cực đại là những yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất pin mặt trời. Mật độ dòng ngắn mạch (Jsc) thể hiện khả năng thu nhận ánh sáng của pin, trong khi thế hở mạch (Voc) cho biết mức độ hiệu quả trong việc chuyển đổi năng lượng. Công suất cực đại (Pmax) là chỉ số quan trọng nhất, phản ánh khả năng hoạt động tối ưu của pin. Việc tối ưu hóa các thông số này là cần thiết để đạt được hiệu suất cao nhất cho pin mặt trời silic.

II. Mô phỏng cấu trúc emitter phía sau

Mô phỏng cấu trúc emitter phía sau là một phương pháp hiệu quả để nghiên cứu và tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời silic. Phần mềm AFORS-HET được sử dụng để mô phỏng các điều kiện khác nhau của pin mặt trời, từ đó phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như công thoát điện tử lớp TCO, nồng độ pha tạp và độ dày của lớp a-Si:H(n+). Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số này có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất năng lượng của pin mặt trời. Cụ thể, việc tối ưu hóa công thoát điện tử có thể làm tăng hiệu suất lên đến 27,33%, cao hơn so với các nghiên cứu trước đây.

2.1. Ảnh hưởng của công thoát điện tử

Công thoát điện tử là một yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất pin mặt trời. Khi thay đổi công thoát điện tử của lớp TCO, hiệu suất của pin mặt trời có thể thay đổi đáng kể. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa công thoát điện tử có thể giúp tăng cường khả năng thu nhận ánh sáng và giảm thiểu tổn thất năng lượng. Điều này cho thấy rằng việc nghiên cứu và điều chỉnh công thoát điện tử là cần thiết để đạt được hiệu suất cao nhất cho pin mặt trời silic.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả từ mô phỏng cho thấy rằng việc tối ưu hóa cấu trúc emitter phía sau có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất pin mặt trời silic. Các thông số như nồng độ pha tạp và độ dày của lớp a-Si:H(n+) cũng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất. Việc phân tích các kết quả đạt được cho thấy rằng điều kiện tối ưu để chế tạo pin mặt trời có hiệu suất cao nhất là khi nồng độ pha tạp được điều chỉnh phù hợp và độ dày lớp hấp thụ được tối ưu hóa. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể áp dụng thực tiễn trong sản xuất pin mặt trời.

3.1. Đánh giá hiệu suất và ứng dụng thực tiễn

Việc nâng cao hiệu suất pin mặt trời silic thông qua mô phỏng cấu trúc emitter phía sau không chỉ mang lại lợi ích về mặt lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để phát triển các sản phẩm pin mặt trời mới với hiệu suất cao hơn, từ đó góp phần vào việc giảm chi phí năng lượng và thúc đẩy sự phát triển bền vững. Điều này cho thấy rằng nghiên cứu về công nghệ pin mặt trời là một lĩnh vực quan trọng cần được tiếp tục đầu tư và phát triển.