11 Mô phỏng nanowire dạng hình trụ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.95 MB, 79 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 42/77
Như hình 4-1 sự thay đổi các thông số chiều dài của lớp bán dẫn P và Intrinsic cùng
với đó là khơng thay đổi thơng số lớp bán dẫn N. Sự thay đổi chiều dài của những
lớp bán dẫn trong q trình mơ phỏng nhằm hiểu được sự thay đổi của chất bán dẫn
đối với các thông số cơ bản của pin năng lượng mặt trời.
1.1.14 Thay đổi vật liệu
1.1.1.1 Áp dụng thay đổi cấu tạo lớp P cho vật liệu AlGaAs
Hình 4-42: Biểu đồ sự thay đổi cường độ dòng điện và điện áp khi thay đổi thơng số
Q trình mơ phỏng này sẽ dùng hợp chất AlGaAs cho mơ phỏng cùng với đó sẽ
thay đổi cấu tạo vật lý của cấu tạo xuyên tâm nanowire. Khi thay đổi độ dài của cấu
tạo hình trụ nanowire thì dẫn đến có sự thay đổi như ở hình 4-3 theo đó có thể thấy
được điện áp, dòng điện và hiệu suất tăng dần.
Bảng 4-2 Số liệu sự thay đổi lớp P của AlGaAs
Độ
Jsc
Voc
Pm
Vm
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
Im
FF
Eff
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 43/77
Dài
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.01E-11
2.02E-11
2.02E-11
2.03E-11
2.04E-11
2.04E-11
2.04E-11
2.05E-11
2.05E-11
4.74E-01
0.474184
0.474289
0.474401
0.474517
0.474632
0.47474
0.474838
0.474922
3.71E-12
3.74E-12
3.78E-12
3.81E-12
3.84E-12
3.87E-12
3.90E-12
3.92E-12
3.94E-12
3.00E-01
0.3
0.3
0.299997
0.299997
0.3
0.3
0.299998
0.3
1.24E-11
1.25E-11
1.26E-11
1.27E-11
1.28E-11
1.29E-11
1.30E-11
1.31E-11
1.31E-11
0.389657
0.391341
0.393288
0.395481
0.39778
0.40003
0.402097
0.403896
0.405377
3.27474
3.30129
3.32979
3.35936
3.38837
3.41532
3.43909
3.459
3.47472
Hình 4-43: Biểu đồ cho thấy sự thay đổi thông số dựa theo số liệu bảng 4-1
Với sự tăng lên chiều dài bán dẫn P dòng điện tăng lên từ điều đó thì cơng suất cũng
của nanowire cũng được tăng lên và hiệu suất tăng lên cũng với khi tăng chiều dà
bán dẫn P.
1.1.1.2
Thay đổi cấu tạo Intrinsic cho vật liệu AlGaAs
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 44/77
Hình 4-44: Biểu đồ sự thay đổi cường độ dòng điện và điện áp khi thay đổi thông số
Sau khi thay đổi chiều của bán dẫn lớp P trong cấu tạo hình trụ thì sẽ tiếp tục sự
thay đổi chiều dài của Intrinsic từ 0.06um tới 0.24um.
Bảng 4-3: Số liệu thay đổi chiều dài lớp Intrinsic
Độ Dài
Jsc
0.06
1.98E-11
0.08
1.98E-11
0.1
1.98E-11
0.13
1.98E-11
0.14
1.98E-11
0.18
1.98E-11
Voc
4.74E01
4.74E01
4.74E01
4.74E01
4.74E01
4.74E01
Pm
3.63E12
3.63E12
3.63E12
3.63E12
3.63E12
3.63E12
Vm
3.00E01
3.00E01
3.00E01
3.00E01
3.00E01
3.00E01
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
Im
FF
Eff
1.21E-11
0.387
3.2007
1.21E-11
0.387
3.2008
1.21E-11
0.387
3.2008
1.21E-11
0.387
3.2009
1.21E-11
0.387
3.201
1.21E-11
0.387
3.201
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 45/77
0.2
1.98E-11
4.74E01
0.22
1.98E-11
0.47387
0.24
1.98E-11
0.47387
2
3.63E12
3.63E12
3.63E12
3.00E01
1.21E-11
0.387
3.201
0.3
1.21E-11
0.387
3.2011
0.29999
9
1.21E-11
0.38699
7
3.2010
7
Hình 4-45: Biểu đồ cho thấy sự thay đổi thông số dựa theo số liệu bảng 4-2
Theo như các biểu đồ ở hình 4-4 thì có thể thấy được hiệu suất và hệ số lấp đầy tăng
lên nhưng tới một mức độ nhất định nào đó thì điện áp giảm xuống cho thấy được
nếu tăng quá mức lớp intrinsic thì điện áp của nanowire sẽ giảm mạnh dẫn đến công
xuất sẽ đạt giá trị cực đại tại ngay đó.
1.1.1.3
Thay đổi mật độ lớp P của hợp chất AlGaAs
MƠ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 46/77
Hình 4-46: Biểu đồ sự thay đổi của điện áp và dòng điện khi thay đổi mật độ lớp AlGaAs
trong cấu tạo hình trụ
Mơ phỏng sự tương quan thay đổi của dòng điện và điện áp với mật độ lớp P của
hợp chất AlGaAs thay đổi như hình 4-5 trên thì khi tăng mật độ lớp P lên thì từ đó
cường độ dòng điện cũng như điện áp thì tăng lên một cách đáng kể như bảng và
hình biểu đồ sau.
Bảng 4-4: Số liệu của thay đổi nồng độ trong lớp P
Nồng Độ
1.00E+15
1.00E+16
1.00E+17
1.00E+18
1.00E+19
1.00E+20
Jsc
Voc
Pm
Vm
Im
1.11E-11 5.20E-01 3.87E-12 4.40E-01 8.79E-12
9.64E-12 5.16E-01 3.69E-12 4.40E-01 8.38E-12
9.33E-12 0.51356 3.60E-12 0.43992 8.18E-12
8.71E-12 0.51095 3.35E-12
0.42
7.98E-12
6.55E-12 0.50293 2.48E-12
0.42
5.91E-12
6.55E-12 0.50293 2.48E-12
0.42
5.91E-12
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
FF
0.6684
0.742
0.751
0.7533
0.7539
0.7539
Eff
3.4114
3.2513
3.1735
2.9565
2.1896
2.1896
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 47/77
Hình 4-47: Biểu đồ cho thấy sự thay đổi các thông số khi thay đổi mật độ lớp P
Khi tăng mật độ pha tạp của chất bán dẫn P thì có thể thấy được sự giảm đi của điện
áp, dòng điện và cơng suất của các nanowire vì sự tăng mật độ pha tạp càng nhiều
thì dẫn đến sự tạo ra điện tích và lỗ tróng giảm.
1.1.1.4
Áp dụng thay đổi cấu tạo lớp P cho vật liệu GaAs
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 48/77
Hình 4-48: Biểu đồ sự thay đổi cường độ dòng điện và điện áp khi thay đổi thơng số
Qua trình mơ phỏng sự thay đổi chiều dài lớp P trong cấu tạo hình trụ khi mà dùng
chất bán dẫn pha với hợp GaAs. Sau đây là biểu đồ quan hệ giữa dòng điện và điện
áp của nanowire.
Khi so sánh biểu đồ tại hình 4-2 và hình 4-6 thì ta có thể khơng thấy được rõ sự
khác nhau giữa dòng điện và điện áp của hai hợp chất khác. Có thể tham khảo bảng
sau để thấy được sự thay đổi.
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 49/77
Bảng 4-5: Số liệu sự thay đổi lớp P của GaAs
Độ Dài
0.04
0.6
0.08
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Jsc
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
Voc
0.4739
0.4739
0.4739
0.4739
0.4739
0.4739
0.4739
0.4739
0.4739
Pm
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
Vm
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
Im
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
FF
0.387
0.387
0.387
0.387
0.387
0.387
0.387
0.387
0.387
Eff
3.2013
3.2013
3.2013
3.201
3.2009
3.2008
3.2007
3.2006
3.2005
Hình 4-49: Biểu đồ cho thấy sự thay đổi thông số dựa theo số liệu bảng 4-3
Từ những biểu đồ trong hình 4-6 ta có thể thấy được sự giảm xuống của các thông
số khi mà ta tăng chiều dài của lớp bán dẫn P khi mà dùng hợp chất hóa học GaAs.
1.1.1.5
Thay đổi cấu tạo Intrinsic cho vật liệu GaAs
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 50/77
Hình 4-50: Biểu đồ sự thay đổi cường độ dòng điện và điện áp khi thay đổi thông số
Mô phỏng thay đổi độ dài lớp intrinsic với độ dài thay đổi theo bảng sau.
Bảng 4-6: Số liệu sự thay đổi chiều dài lớp Intrinsic
Độ Dài
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
Jsc
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
1.98E-11
Voc
4.74E-01
4.74E-01
4.74E-01
4.74E-01
4.74E-01
4.74E-01
4.74E-01
4.74E-01
Pm
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
3.63E-12
Vm
3.00E-01
3.00E-01
3.00E-01
3.00E-01
3.00E-01
3.00E-01
3.00E-01
3.00E-01
Im
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
1.21E-11
FF
0.38702
3.87E-01
0.38702
0.38702
0.38702
0.38701
0.38701
0.38701
Từ bảng 4-5 có thể vẽ được đồ thị để có một cách nhìn tổng qt hơn.
MƠ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
Eff
3.2015
3.2015
3.2015
3.2015
3.2015
3.2014
3.2014
3.2014
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 51/77
Hình 4-51: Biểu đồ các thông số dựa vào số liệu bảng 4-5
Ở những biểu đồ trên hình 4-7, có thể thấy được rằng là khi mà tăng độ dài lớp
intrinsic đối với hợp chất GaAs thì hiệu suất của nanowire giảm cũng như là điện áp
khơng có sự thay đổi nhiều gần như là một đường thẳng.
1.1.1.6
Thay đổi mật độ lớp P của hợp chất GaAs
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 52/77
Hình 4-52: Biểu đồ sự thay đổi của điện áp và dòng điện khi thay đổi mật độ lớp GaAs trong
cấu tạo hình trụ
Sự thay đổi hợp chất trong mơ phỏng thì cũng như gần giống sự thay đổi trong hợp
chất AlGaAs với sự thay đổi tăng dần của dòng điện và điện áp khi mà tăng mật độ
lớp P.
Như những hình trên thì dòng điện và điện áp khi mà tăng mật độ lớp P thì dòng
điện cũng như là điện áp tăng lên một các đáng kể. Vậy thì điện áp và dòng điện
tăng lên sau đó lại giảm xuống khi mà tăng mật độ lên quá cao được thể hiện qua
bảng và những biểu đồ của hình sau.
Bảng 4-7: Số liệu sự thay đổi thơng số khi mà thay đổi mật độ lớp P
Nồng Độ
1.00E+15
1.00E+16
1.00E+17
1.00E+18
Jsc
Voc
Pm
Vm
Im
1.09E-11 5.20E-01 3.79E-12 4.20E-01 9.02E-12
9.44E-12 5.15E-01 3.60E-12 4.40E-01 8.19E-12
9.12E-12 0.51284 3.52E-12
0.42
8.37E-12
8.50E-12 0.51023 3.27E-12
0.42
7.78E-12
MÔ PHỎNG HIỆU SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI
SỬ DỤNG DÂY NANO (NANOWIRE SOLAR CELL)
BẰNG PHẦN MỀM ATLAS
FF
0.6666
0.742
0.7516
0.7539
Eff
3.3411
3.178
3.178
2.8827
