دانلود ترجمه مقاله مروری بر ابزارهای شبیه سازی سلول خورشیدی

1. مقدمه 2. روش شبیه سازی سلول خورشیدی 3. بررسی شبیه سازهای سلول خورشیدی 4. تحلیل تطبیقی 5. نتیجه گیری

چکیده – نرم‌افزارهای شبیه‌سازی سلول خورشیدی یک پلتفرم شهودی ارائه می‌دهند که محققان را قادر می‌سازد تا به طور موثر دستگاه‌های فتوولتائیک را مدل‌سازی، شبیه‌سازی، تجزیه و تحلیل و بهینه‌سازی کنند و نوآوری‌های مورد نظر در فناوری‌های سلول خورشیدی را تسریع بخشند. این مقاله به طور سیستماتیک تکنیک‌ها و الگوریتم‌های عددی پشت پرده شبیه‌سازهای اصلی سلول خورشیدی گزارش شده در مقالات علمی را بررسی می‌کند. وضعیت، دامنه و محدودیت‌های این شبیه‌سازها پس از ثبت استفاده آنها در نزدیک به دویست مقاله منتشر شده به طور انتقادی ارزیابی شده‌اند. برای اولین بار، ما یک مطالعه مقایسه‌ای از شبیه‌سازها از نظر در دسترس بودن، کاربردها و الزامات سیستم ارائه می‌کنیم. ما پیش‌بینی می‌کنیم که این بررسی به انتخاب مناسب‌ترین شبیه‌ساز سلول خورشیدی برای مطالعه عددی نوع ترجیحی سلول‌های خورشیدی کمک کند. مقدمه: انرژی خورشیدی یکی از امیدوارکننده‌ترین منابع انرژی پاک است و اعتقاد بر این است که جایگزین موثری برای سوخت‌های فسیلی است. برای بهره‌برداری موثر از انرژی خورشیدی فراگیر، جامعه فتوولتائیک با انواع مختلفی از سلول‌های خورشیدی مواجه شده است. در میان آنها، سلیکون کریستالی (c-Si)، سلیکون آمورف (a-Si:H)، کادمیوم تلوراید (CdTe)، مس ایندیوم گالیم سلنید (CIGS) و سلول‌های خورشیدی چند اتصاله در مرحله فناوری بالغی قرار دارند و بقیه سلول‌ها، مانند مس روی قلع سولفید (CZTS)، رنگدانه‌ای، پروسکایت، نقطه کوانتومی، مس منگنز قلع سولفید (CMTS) و غیره، هنوز در مرحله ابتدایی هستند [1,2]. اگرچه سلول‌های خورشیدی با استفاده از تکنیک‌های متعددی ساخته شده‌اند، ابزارهای مدل‌سازی یا شبیه‌سازهای به کمک کامپیوتر به دلیل ارائه کمک محاسباتی به محققان و تولیدکنندگان رشد سلول خورشیدی قبل از تولید انبوه واقعی، محبوبیت بیشتری پیدا می‌کنند. شبیه‌سازهای سلول خورشیدی سفر خود را در اواسط دهه 1980 آغاز کردند [3,4]. روور و همکاران اولین شبیه‌ساز سلول خورشیدی محبوب، PC1D را برای رایانه‌های شخصی سازگار با IBM در سال 1985 اختراع کردند [4,5]. این ابزار شبیه‌سازی برای تجسم پاسخ مشخصه سلول‌های خورشیدی c-Si طراحی شده بود. اگرچه هدف اولیه معرفی این مدل‌های کامپیوتری، نشان دادن معیارهای عملکرد دستگاه در محیط‌های آکادمیک بود، اما به تدریج به عنوان یک ابزار شبیه‌سازی ضروری برای کاربردهای صنعتی نیز گسترش یافته است. لیستی از بسته‌های متن باز و تجاری به طور خاص برای مدل‌سازی و شبیه‌سازی عددی سلول‌های خورشیدی توسعه یافته است [6]. جامعه PV در حال حاضر از برنامه‌های مدل‌سازی یک بعدی (1D) متعددی مانند AMPS-1D، PC1D و SCAPS-1D و همچنین ابزارهای مدل‌سازی دو بعدی، سه بعدی مانند ASPIN3، COMSOL Multiphysics، DESSIS، Silvaco ATLAS و ASA استفاده می‌کند [7–9].

Solar cell simulation software offers an intuitive platform enabling researchers to efficiently model, simulate, analyze, and optimize photovoltaic devices and accelerate desired innovations in solar cell technologies. This paper systematically reviews the numerical techniques and algorithms behind major solar cell simulators reported in the literature. The status, scopes, and limitations of these simulators have been critically evaluated after recording their use in nearly two hundred published articles. For the first time, we present a comparative study of the simulators in terms of their availability, applications, and system requirements. We anticipate that this review will aid in selecting the most appropriate solar cell simulator for the numerical study of preferred type of solar cells. Introduction: Solar energy is one of the most promising clean energy sources and is believed to be an effective alternative to fossil fuels. To harness ubiquitous solar energy effectively, the photovoltaic community has come across different kinds of solar cells; among them, crystalline silicon (c- Si), amorphous silicon (a-Si:H), cadmium telluride (CdTe), copper indium gallium selenide (CIGS), and multijunction solar cells are already in a mature technology stage, and the rest of the cells, such as copper zinc tin sulfide (CZTS), dye-sensitized, perovskite, quantum-dot, copper manganese tin sulfide (CMTS) solar cells, etc., are still in the rudimentary stage [1,2]. Although solar cells have been fabricated using numerous techniques, computer-aided modelling tools or simulators are becoming popular for providing computational assistance to researchers and manufacturers of solar cell growth before actual mass production. Solar cell simulators started their journey in the mid-1980s [3,4]. Rover et al. invented the first popular solar cell simulator, PC1D, for IBM-compatible personal computers in 1985 [4,5]. This simulation tool was designed to visualize the characteristic response of the c-Si solar cells. Although the initial objective for introducing these computer models was to demonstrate the device performance metrics in academia, it has also gradually spread as an essential simulation tool for industrial applications. A list of open-source and commercial packages has been developed explicitly for modelling and numerically simulating solar cells [6]. The PV community currently utilizes numerous one-dimensional (1D) modelling programs, such as AMPS-1D, PC1D, and SCAPS-1D, as well as 2D, 3D modelling tools, such as ASPIN3, COMSOL Multiphysics, DESSIS, Silvaco ATLAS, and ASA [7–9].