Modeling of photoconverter parameters based on CdS/porous-CdTe/CdTe heterostructure

Alena F. Dyadenchuk; Roman I. Oleksenko

doi:10.35784/iapgos.6862

PDF (angielski)

Opublikowane: 2025-06-27

DOI: https://doi.org/10.35784/iapgos.6862

Numer Tom 15 Nr 2 (2025)

Precyzyjne wykrywanie i segmentacja samolotów cywilnych na zdjęciach satelitarnych przy użyciu YOLOv8
Ramesh Kumar Panneerselvam, Sarada Bandi, Sree Datta Siva Charan Doddapaneni

5-12
Zastosowanie modeli YOLO i U-Net do identyfikacji materiałów budowlanych na segmentowanych obrazach
Ruslan Voronkov, Mykhailo Bezuglyi

13-17
Integracja genomiki i sztucznej inteligencji w celu precyzyjnego monitorowania upraw i adaptacyjnego zarządzania stresem
Rajesh Polegopu, Satya Sumanth Vanapalli, Sashi Vardhan Vanapalli, Naga Prudvi Diyya, Mounika Vandila, Divya Valluri, Anjali Peddinti, Sowjanya Saladi, Meghana Pyla, Padmini Gelli

18-26
Projektowanie i ocena nowej funkcji przenoszenia w kształcie namiotu przy użyciu algorytmu Polar Lights Optimizer do selekcji cech
Zaynab Ayham Almishlih, Omar Saber Qasim, Zakariya Yahya Algamal

27-31
Algorytm wykrywania obiektów w systemie nawigacji drona ratowniczego
Nataliia Stelmakh, Yurii Yukhymenko; Ilya Rudkovskiy; Anton Lavrinenkov

32-36
Skuteczna metoda rozpakowywania obrazu dookólnego
Said Bouhend, Chakib Mustapha Anouar Zouaoui, Adil Toumouh, Nasreddine Taleb

37-43
Rozpoznawanie twarzy w gęstym tłumie przy użyciu metod głębokiego uczenia z kamerą IP
Sobhana Mummaneni, Venkata Chaitanya Satya Ramaraju Mudunuri, Sri Veerabhadra Vikas Bommaganti, Bhavya Vani Kalle, Novaline Jacob, Emmanuel Sanjay Raj Katari

44-50
Analiza wybranych metod identyfikacji osób na podstawie danych biometrycznych
Marcin Rudzki, Paweł Powroźnik

51-56
Możliwości diagnostyczne teziogafii macierzy Jonesa multifraktalnej struktury odwodnionych rozmazów krwi
Yuriy Ushenko, Iryna Soltys, Oleksandr Dubolazov, Sergii Pavlov, Victor Paliy, Marta Garazdiuk, Vasyl Garasym, Oleksandr Ushenko, Ainur Kozbakova

57-60
Badanie wpływu temperatury dyfuzji boru na wydajność ogniw słonecznych n-type PERT monofacjalnych z ograniczonymi krokami termicznymi.
Hakim Korichi, Mohamed Kezrane, Ahmed Baha-Eddine Bensdira

61-64
Modelowanie parametrów fotoprzetwornika opartego na heterostrukturze CdS/porowaty-CdTe/CdTe
Alena F. Dyadenchuk, Roman I. Oleksenko

65-69
Projekt i wyzwania autonomicznego systemu monitorowania alarmów na statku dla zwiększenia bezpieczeństwa morskiego
Oumaima Bouanani, Sara Sandabad, Abdelmoula Ait Allal, Moulay El Houssine Ech-Chhibat

70-76
Cyfryzacja podstacji z wykorzystaniem protokołu GOOSE między inteligentnymi urządzeniami elektronicznymi
Laura Yesmakhanova, Samal Kulmanova, Dildash Uzbekova, Bibigul Issabekova

77-83
Koncepcyjny model tworzenia propozycji zapewnienia komunikacji jednostce z wykorzystaniem sztucznej inteligencji
Dmytro Havrylov, Roman Lukianiuk, Albert Lekakh, Olexandr Musienko, Vladymyr Startsev, Gennady Pris, Kyrylo Рasynchuk

84-89
Opracowanie modelu analitycznego i metody optymalizacji priorytetowej obsługi korporacyjnej sieci komputerowej "Wybory"
Zakir Nasib Huseynov

90-93
Heterogeniczna sieć neuronowa do prognozowania stanu wielostrefowych obiektów grzewczych
Maria Yukhimchuk, Volodymyr Dubovoi, Zhanna Harbar, Bakhyt Yeraliyeva

94-99
Bufor napięcia push-pull o zwiększonej obciążalności
Oleksiy Azarov, Maxim Obertyukh, Mikhailo Prokofiev, Aliya Kalizhanova, Olena Kosaruk

100-103
Ocena odnawialnych źródeł energii w warunkach niepewności przy użyciu rozmytej metody AHP
Kamala Aliyeva

104-109
Model sieci energetycznej oparty na zasadzie fraktalno-klastrowej
Huthaifa A. Al_Issa, Artem Cherniuk, Yuliia Oliinyk, Oleksiy Iegorov, Olga Iegorova, Oleksandr Miroshnyk, Taras Shchur, Serhii Halko

110-117
Modelowanie dynamicznych i statycznych trybów pracy asynchronicznego napędu elektrycznego małej mocy
Viktor Lyshuk, Sergiy Moroz, Yosyp Selepyna, Valentyn Zablotskyi, Mykola Yevsiuk, Viktor Satsyk, Anatolii Tkachuk

118-123
Rozwój i optymalizacja urządzenia sterującego napędem hydraulicznym przenośnika taśmowego
Leonid Polishchuk, Oleh Piontkevych, Artem Svietlov, Oksana Adler, Dmytro Lozinsky

124-129
Optymalizacja pracy światłowodowych czujników w warunkach kosmicznych
Nurzhigit Smailov, Marat Orynbet, Aruzhan Nazarova, Zhadyger Torekhan, Sauletbek Koshkinbayev, Kydyrali Yssyraiyl, Rashida Kadyrova, Akezhan Sabibolda

130-134
Analiza wydajności VLC w optycznych systemach komunikacji bezprzewodowej do zastosowań wewnętrznych
Nurzhigit Smailov, Shakir Akmardin, Assem Ayapbergenova, Gulsum Ayapbergenova, Rashida Kadyrova, Akezhan Sabibolda

135-138
Predykcja wskaźników jakości oprogramowania z zastosowaniem modyfikacji metod gradientów zintegrowanych
Anton Shantyr, Olha Zinchenko, Kamila Storchak, Andrii Bondarchuk, Yuriy Pepa

139-146

Archiwum

2026

Tom 16 Nr 2
2026-06-30 27
Tom 16 Nr 1
2026-03-30 27

2025

Tom 15 Nr 4
2025-12-20 27
Tom 15 Nr 3
2025-09-30 24
Tom 15 Nr 2
2025-06-27 24
Tom 15 Nr 1
2025-03-31 26

2024

Tom 14 Nr 4
2024-12-21 25
Tom 14 Nr 3
2024-09-30 24
Tom 14 Nr 2
2024-06-30 24
Tom 14 Nr 1
2024-03-31 23

2023

Tom 13 Nr 4
2023-12-20 24
Tom 13 Nr 3
2023-09-30 25
Tom 13 Nr 2
2023-06-30 14
Tom 13 Nr 1
2023-03-31 12

2021

Tom 11 Nr 4
2021-12-20 15
Tom 11 Nr 3
2021-09-30 10
Tom 11 Nr 2
2021-06-30 11
Tom 11 Nr 1
2021-03-31 14

Authors

Alena F. Dyadenchuk

alena.dyadenchuk@tsatu.edu.ua

Dmytro Motornyi Tavria State Agrotechnological University

https://orcid.org/0000-0002-6625-9985

Roman I. Oleksenko

roman.xdsl@ukr.net

Volodymyr Vynnychenko Central Ukrainian State University

https://orcid.org/0000-0002-2171-514X

Abstrakt

W artykule przedstawiono kompleksowe badanie wytwarzania i modelowania heterostruktury CdS/porowate-CdTe/CdTe w celu poprawy wydajności ogniw słonecznych. Badania koncentrują się na dwóch krytycznych procesach: trawieniu elektrochemicznym w celu wytworzenia porowatych podłoży CdTe oraz chemicznej metodzie osadzania powierzchniowego w celu nałożenia warstw CdS. Właściwości strukturalne i optyczne wytworzonej heterostruktury zostały przeanalizowane przy użyciu metod SEM i EDAX, potwierdzając tworzenie ciągłej warstwy CdS na porowatej warstwie CdTe. Grubość porowatych warstw CdTe i CdS wynosiła odpowiednio 1,0 i 2,0 μm. Uzyskane wartości grubości wytworzonej struktury zostały wykorzystane do modelowania heterostruktury CdS/porowate-CdTe/CdTe w programie PC1D w celu znalezienia optymalnych parametrów ogniwa słonecznego. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotokprzetwornika została uzyskana z programu PC1D. Teoretycznie obliczona sprawność wyniosła 21,6%. W badaniu zbadano również wpływ zmiany grubości warstwy okiennej CdS i porowatej warstwy buforowej CdTe na wydajność fotoprzetwornika. Wydajność fotoprzetwornika CdS/porowate-CdTe/CdTe osiąga maksymalne wartości przy grubości 2,3-2,4 μm i 1,9 μm odpowiednio dla warstw CdS i porowate-CdTe. Dodatkowo, porowatość warstwy buforowej zwiększyła absorpcję światła, przyczyniając się do wyższych szybkości generowania nośników. W celu zwiększenia wydajności fotoprzetwornika CdS/porowate-CdTe/CdTe zbadano stosowane jedno- i dwuwarstwowe powłoki antyrefleksyjne, które są najczęściej stosowane w produkcji ogniw słonecznych CdS/CdTe. W celu dalszej optymalizacji fotoprzetwornika zbadano powłoki antyrefleksyjne przy użyciu metody matrycowej. Wyniki pokazały, że najlepszy współczynnik odbicia obserwuje się dla podwójnej powłoki antyrefleksyjnej ITO/ZnO. Sprawność ogniwa słonecznego z tą powłoką wyniosła 22,8% przy grubości 50/30 nm. Dodatkowe badania w zakresie modyfikacji porowatości podłoży i jej wpływu na charakterystykę fotoprzetworników mogą doprowadzić do odkrycia nowych możliwości zwiększających ich wydajność i stabilność. Wyniki badań podkreślają potencjał heterostruktur CdS/porowate-CdTe/CdTe jako wydajnych urządzeń fotowoltaicznych.

Słowa kluczowe:

trawienie elektrochemiczne, chemiczne osadzanie powierzchniowe, powłoka antyrefleksyjna, modelowanie

Bibliografia

[1] Agoundedemba M., et al.: Improving FTO/ZnO/In₂S₃/CuInS₂/Mo Solar Cell Efficiency by Optimizing Thickness and Carrier ZnO, In₂S₃, and CuInS₂ Thin Film Concentrations Using Silvaco-Atlas Software. International Journal of Renewable Energy Development 12(6), 2023, 1131–1140 [https://doi.org/10.14710/ijred.2023.57800].

[2] Bond W.: Measurement of the Refractive Indices of Several Crystals. Journal of Applied Physics 36, 1965, 1674–1677 [https://doi.org/10.1063/1.1703106].

[3] Compaan A., et al.: High Efficiency, Magnetron Sputtered CdS/CdTe Solar Cells. Solar Energy 77(6), 2004, 815–822 [https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.06.013].

[4] Debenham M.: Refractive Indices of Zinc Sulfide in the 0.405–13 μm Wavelength Range. Applied Optics 23, 1984, 2238–2239 [https://doi.org/10.1364/ao.23.002238].

[5] Devore J.: Refractive Indices of Rutile and Sphalerite. Journal of the Optical Society of America 41, 1951, 416–419 [https://doi.org/10.1364/JOSA.41.000416].

[6] Diadenchuk A., Kidalov V.: n-ZnO:Al/Porous-CdTe/p-CdTe Heterostructures as Photoelectric Converters. Nanosystemy, Nanomaterialy, Nanotekhnolohii 15(3), 2017, 487–494.

[7] Diadenchuk A., Kidalov V.: Use of the Porous A3B5 Compounds for Supercapacitor Electrodes. Journal of Nano-& Electronic Physics 7(1), 2015, 01021-1–01021-4.

[8] Double Layer Anti Reflection Coatings. PV Education [https://www.pveducation.org/pvcdrom/design-of-silicon-cells/double-layer-anti-reflection-coatings] (available 26 Nov. 2024).

[9] Dyadenchuk A., Domina N., Oleksenko R.: Simulation of Solar Element Characteristics Based on Porous Silicon. IEEE 4th International Conference on Modern Electrical and Energy Systems – MEES, 2022, 1–4 [https://doi.org/10.1109/MEES58014.2022.10005773].

[10] Dyadenchuk A., Kidalov V.: Films CdS Grown on Porous Si Substrate. Journal of Nano- & Electronic Physics 10(1), 2018, 01007 [https://doi.org/10.21272/jnep.10(1).01007].

[11] Dyadenchuk A., Oleksenko R.: Simulation Photoconverters of Porous-Si/Si with Different Anti-Reflective Coatings. International Journal of Mathematics & Physics 14(2), 2023, 89–94 [https://doi.org/10.26577/ijmph.2023.v14.i2.010].

[12] Fardi H., Buny F.: Characterization and Modeling of CdS/CdTe Solar Cell Heterojunction Thin-Film for High Efficiency Performance. International Journal of Photoenergy 2013, 6 [https://doi.org/10.1155/2013/576952].

[13] Gajanayake G. K. U. P., et al.: Effect of CdTe Nucleation Layer on the CdS/CdTe Performance Thin Film Solar Cells. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 34(6), 2023, 508 [https://doi.org/10.1007/s10854-023-09895-6].

[14] Guminilovych R., et al.: Modeling of Chemical Surface Deposition (CSD) of CdS and CdSe Semiconductor Thin Films. Chemistry & Chemical Technology 9, 2015, 287–292 [https://doi.org/10.23939/chcht09.03.287].

[15] Han J., et al.: Preparation and ZnS/CdS Bi-Layer Characterization for CdTe Solar Cell Application. Journal of Physics and Chemistry of Solids 74(12), 2013, 1879–1883 [https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2013.08.004].

[16] Ilchuk G., et al.: Photosensitivity of n-CdS/p-CdTe Heterojunctions Obtained by Chemical Surface Deposition of CdS. Semiconductors 44, 2010, 318–320 [https://doi.org/10.1134/S1063782610030085].

[17] Jiang C., et al.: Simulation of Silicon Solar Cell Using PC1D. Advanced Materials Research 383, 2012, 7032–7036 [https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.383-390.7032].

[18] Kapadnis R., et al.: Cadmium Telluride/Cadmium Sulfide Thin Films Solar Cells: A Review. ES Energy & Environment 10(2), 2020, 3–12, [https://doi.org/10.30919/esee8c706].

[19] Khaledi P., Behboudnia M., Karimi M.: Optimization and Numerical Modeling of TCO/SnO₂/CdS/CdTe Solar Cells. International Journal of Optics, 2023, 7184080 [https://doi.org/10.1155/2023/7184080].

[20] König T., et al.: Electrically Tunable Plasmonic Behavior of Nanocube-Polymer Nanomaterials Induced by a Redox-Active Electrochromic Polymer. ACS Nano 8, 2014, 6182–6192 [https://doi.org/10.1021/nn501601e].

[21] Krishnaiah V., et al.: Optimizing ZnO/CdS/CdTe Bilayer Structures for Enhanced CdTe Solar Cell Efficiency: A Machine Learning Approach. MRS Advances 2024, 1–6 [https://doi.org/10.1557/s43580-024-00772-w].

[22] Kuddus A., et al.: Enhancement of the CdS/CdTe Heterojunction Solar Cell Performance Using TiO₂/ZnO Bi-Layer ARC and V₂O₅ BSF Layers: A Simulation Approach. The European Physical Journal Applied Physics 92(2), 2020, 20901 [https://doi.org/10.1051/epjap/2020200213].

[23] Lakmal A. A. I., et al.: Thermally Evaporated CdS Thin Films for CdS/CdTe Solar Cells: Effect of Substrate Temperature on CdS Layer. Materials Science and Engineering: B 273, 2021, 115406 [https://doi.org/10.1016/j.mseb.2021.115406].

[24] Lee J.: Comparison of CdS Films Deposited by Different Techniques: Effects on CdTe Solar Cell. Applied Surface Science 252(5), 2005, 1398–1403 [https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.02.110].

[25] Li S., Li X., Zhao H.: Synthesis and Electrical Properties of P-Type CdTe Nanowires. Micro & Nano Letters 8(6), 2013, 308–310 [https://doi.org/10.1049/mnl.2013.0144].

[26] Malitson I.: Interspecimen Comparison of the Refractive Index of Fused Silica. Journal of the Optical Society of America 55, 1965, 1205–1208 [https://doi.org/10.1364/JOSA.55.001205].

[27] Matei E., et al.: Electrical Properties of Single CdTe Nanowires. Beilstein Journal of Nanotechnology 6(1), 2015, 444–450 [https://doi.org/10.3762/bjna6.45].

[28] Matin M., et al.: A Study Towards the Possibility of Ultra Thin CdS/CdTe High Efficiency Solar Cells from Numerical Analysis. WSEAS Transactions on Environment and Development 6(8), 2010, 571–580.

[29] Mozaffari S.: Device Modeling and Performance Analysis of an All-Inorganic Lead-Free Ag₂BiI₅ Rudorffite-Based Solar Cell with AgSCN as HTL via GPVDM Simulation Software. Journal of Computational Electronics 2024, 1–13 [https://doi.org/10.1007/s10825-024-02157-6].

[30] Olusola O., Madugu M., Dharmadasa I.: Investigating the Electronic Properties of Multi-Junction ZnS/CdS/CdTe Graded Bandgap Solar Cells. Materials Chemistry and Physics 191, 2017, 145–150 [https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.01.027].

[31] Peña J., et al.: The ZnO-Reflectance Effect on the Heterojunction ITO/ZnO/CdS/CdTe. 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 2012, 002021–002023 [https://doi.org/10.1109/PVSC.2012.6317995].

[32] Politanskyi R., et al.: Simulation of Anti-Reflecting Dielectric Films by the Interference Matrix Method. Optical Materials 102, 2020, 109782 [https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109782].

[33] Rios-Flores A., et al.: Procedure to Obtain Higher than 14% Efficiency Rate Thin Film CdS/CdTe Solar Cells Activated with HCF2Cl Gas. Solar Energy 86(2), 2012, 780–785 [https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.12.002].

[34] Roy A., Majumdar A.: Optimization of CuO/CdTe/CdS/TiO₂ Solar Cell Efficiency: A Numerical Simulation Modeling. Optik 251, 2022, 168456 [https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.168456].

[35] Sahouane N., Zerga A.: Optimization of Antireflection Multilayer for Industrial Crystalline Silicon Solar Cells. Energy Procedia 44, 2014, 118–125 [https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.12.017].

[36] Sharma R., Gupta A., Virdi A.: Effect of Single and Double Layer Antireflection Coating to Enhance Photovoltaic Efficiency of Silicon Solar. Journal of Nano- and Electronic Physics 9(2), 2017, 02001 [https://doi.org/10.21272/jnep.9(2).02001].

[37] Shoewu O.: Effect of Absorber Layer Thickness and Band Gap on the Performance of CdTe/CdS/ZnO Multi-Junction Thin Film Solar Cell. International Journal of Advanced Trends in Technology Management and Applied Science 4(7), 2018, 1–26.

[38] Singh S., et al.: Nonlinear Optical Properties of Hexagonal Silicon Carbide. Applied Physics Letters 19, 1971, 53 [https://doi.org/10.1063/1.1653819].

[39] Sinha T., Verma L., Khare A.: Variations in Photovoltaic Parameters of CdTe/CdS Thin Film Solar Cells by Changing the Substrate for the Deposition of CdS Window Layer. Applied Physics A 126(11), 2020, 867 [https://doi.org/10.1007/s00339-020-04058-4].

[40] Tinedert I. E., et al.: Design and Simulation of a High CdS/CdTe Solar Cell Efficiency. Optik 208, 2020, 164112 [https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164112].

[41] Tsuji M., et al.: Characterization of CdS Thin-Film in High Efficient CdS/CdTe Solar Cells. Japanese Journal of Applied Physics 39(7R), 2000, 3902 [https://doi.org/10.1143/JJAP.39.3902].

[42] Zhang F., et al.: The Numerical CIS/CISSe Simulation Graded Band Gap Solar Cell Using SCAPS-1D Software. Journal of Nanoparticle Research 25(12), 2023, 256 [https://doi.org/10.1007/s11051-023-05906-z].

Modelowanie parametrów fotoprzetwornika opartego na heterostrukturze CdS/porowaty-CdTe/CdTe. (2025). Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 15(2), 65-69. https://doi.org/10.35784/iapgos.6862

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 15 Nr 2 (2025)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja