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Performance Improvement of CIGS Solar Cell: A Simulation Approach by SCAPS-1D

Energy and Power Engineering 2023年第8期15卷 291-306页

作者： Md. Ferdous Wahid Md. Nuralam Howlader nazmul ahasan Md. Mizanur Rahman Department of Electrical and Electronic Engineering Hajee Mohammad Danesh Science and Technology University Dinajpur Bangladesh

Thin-film solar cells possess the distinct advantage of being cost-effective and relatively simple to manufacture. Nevertheless, it is of utmost importance to enhance their overall performance. In this research work, copper indium gallium selenide (CIGS)-based ultra-thin solar cell (SC) configuration (Ag/ZnO/ZnSe/CIGS/Si/Ni) has been designed and examined using SCAPS-1D. The numerical calculations revealed that this new design resulted in a substantial improvement in SC performance. This study explores the utilization of two absorber layers, CIGS and Si, both with a total of 2 μm thickness, to enhance device performance while reducing material costs, observing an increase in key SC parameters as the Si absorber layer thickness is increased, reaching a maximum efficiency of 29.13% when CIGS and Si thicknesses are set at 0.4 μm and 1.6 μm, respectively with doping absorber doping density of 1014 cm-3. Furthermore, we analyze the impact of variation in absorber and buffer layer thickness, as well as doping concentration, surface recombination velocity (SRV), electron affinity, series-shunt resistance, and temperature, on optimized CIGS SC parameters such as short-circuit current density (JSC), open circuit voltage (VOC), fill factor (FF), and power conversion efficiency (PCE). The findings yielded by the investigation offer significant elucidation regarding the fabrication of economically viable and highly efficient non-hazardous CIGS ultra-thin SC.

关键词： Thin-Flim CIGS-Based Solar Cell Non-Toxic Solar Cell SCAPS-1D Numerical Simulation Renewable Energy

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