Raytracing Modelling of Infrared Light Management Using Molybdenum Disulfide (MoS2) as a Back-Reflector Layer in a Silicon Heterojunction Solar Cell (SHJ)

光电子学 材料科学 太阳能电池 氧化铟锡 黑硅 钝化 吸收(声学) 光学 图层(电子) 纳米技术 物理 复合材料
作者
Mohammed Islam Elsmani,Noshin Fatima,I. Torres,S. Fernández,Michael Paul A. Jallorina,Puvaneswaran Chelvanathan,Ahmad Rujhan Mohd Rais,Mohd Norizam Md Daud,Sharifah Nurain Syed Nasir,Suhaila Sepeai,Norasikin Ahmad Ludin,Mohd Asri Mat Teridi,Kamaruzzaman Sopian,Mohd Adib Ibrahim
出处
期刊:Materials [MDPI AG]
卷期号:15 (14): 5024-5024 被引量:2
标识
DOI:10.3390/ma15145024
摘要

The silicon heterojunction solar cell (SHJ) is considered the dominant state-of-the-art silicon solar cell technology due to its excellent passivation quality and high efficiency. However, SHJ's light management performance is limited by its narrow optical absorption in long-wave near-infrared (NIR) due to the front, and back tin-doped indium oxide (ITO) layer's free carrier absorption and reflection losses. Despite the light-trapping efficiency (LTE) schemes adopted by SHJ in terms of back surface texturing, the previous investigations highlighted the ITO layer as a reason for an essential long-wavelength light loss mechanism in SHJ solar cells. In this study, we propose the use of Molybdenum disulfide (MoS2) as a way of improving back-reflection in SHJ. The text presents simulations of the optical response in the backside of the SHJ applying the Monte-Carlo raytracing method with a web-based Sunsolve high-precision raytracing tool. The solar cells' electrical parameters were also resolved using the standard electrical equivalent circuit model provided by Sunsolve. The proposed structure geometry slightly improved the SHJ cell optical current density by ~0.37% (rel.), and hence efficiency (η) by about 0.4% (rel.). The SHJ cell efficiency improved by 21.68% after applying thinner back ITO of about 30 nm overlayed on ~1 nm MoS2. The efficiency improvement following the application of MoS2 is tentatively attributed to the increased NIR absorption in the silicon bulk due to the light constructive interface with the backside components, namely silver (Ag) and ITO. Study outcomes showed that improved SHJ efficiency could be further optimized by addressing front cell components, mainly front ITO and MoS2 contact engineering.
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