5. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng SCAPS-1D
Solar Cell Capacitance Simulator in 1 Dimention (SCAPS-1D) là chương trình mô phỏng một chiều ứng dụng cho pin mặt trời, được phát triển tại khoa Điện tử và Hệ thống thông tin (ELIS) của Đại học Gent, Bỉ. Ban đầu SCAPS-1D được phát triển cho các cấu trúc tế bào của CuInSe2 và họ CdTe. Tuy nhiên, một số phần đã được cải thiện và mở rộng khả năng của nó để nó cũng có thể áp dụng cho pin mặt trời kết tinh (họ Si và GaAs) và pin mặt trời vô định hình (a-Si và Si siêu nhỏ) [31].
Trong SCAPS-1D có thể thêm tối đa bảy lớp bán dẫn và hầu hết tất cả các tham số có thể được phân loại: Eg, , ε, NC, NV, vth,n, vth,p, n, μp, NA, ND, tất cả các bẫy (khuyết tật) Nt. Có bốn loại điện tích chẳng hạn như: không có điện tích (lý tưởng hóa), đơn trị (donor, acceptor), hóa trị hai (hai donor, hai acceptor, lưỡng tính), đa trị (do người dùng quy định) [14].
Mục tiêu của SCAPS là nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số nhất định tới các quá trình vật lý xảy ra trong pin mặt trời. Nó có thể mô phỏng các thông số như điện áp hở mạch (VOC), mật độ dòng ngắn mạch (JSC), đặc tính J-V đầu ra, hệ số lấp đầy (FF), hiệu suất lượng tử (QE), hiệu suất chuyển đổi quang điện (η)… Hình 2.2 biểu diễn giao diện của phần mềm SCAPS-1D.
Ưu điểm của mô phỏng SCAPS là cho dải giá trị khảo sát rộng hơn nhiều so với thực nghiệm, các thông số có thể thay đổi một cách độc lập mà không ảnh hưởng tới các thông số khác, kết quả nhanh và độ chính xác cao. Chương trình còn có khả năng giúp chúng ta dự đoán những đặc tính của vật liệu chưa được tìm ra, dự đoán được các quá trình xảy ra trong pin mặt trời, tìm ra các điều kiện hoạt động tối ưu của pin mặt trời. Hình 2.2 biểu diễn một số các thông số vật lý của pin mặt trời màng mỏng xác định bằng phương pháp mô phỏng SCAPS [2].
Hình 2.2. Giản đồ vùng năng lượng, mật độ hạt tải, mật độ dòng điện và xác suất bắt giữ hạt tải bởi các mức tạp sâu được mô phỏng bằng SCAPS.