طراحي و شبيه سازي سلول خورشيدي سيليكون بلورين مبتني بر نانوسيم هاي عمودي به منظور بهينه سازي مشخصات الكتريكي و نوري

كارشناسي ارشد

سلول¬هاي خورشيدي مبتني¬بر نانوميله¬هاي سيليكوني، به دليل خاصيت به¬دام اندازي منحصربه فرد نور و فرآيندهاي رشد ساده، جايگزيني اميدوار كننده براي سلول¬هاي حجيم مرسوم هستند. در اين پايان¬نامه مشخصات نوري و الكتريكي سلول¬هاي خورشيدي مبتني¬بر آرايه¬هاي زيگ¬زاگ سيليكوني را ارائه مي¬كنيم و عملكرد آن¬ها را با سلول¬هاي نانوميله نامتقارن و متقارن مرسوم مقايسه مي¬كنيم. مشخصه قدرتمند جذب سلول پيشنهادي خود را توسط روش سه بعدي و تمام ميداني ديفرانسيل محدود حوزه زمان شبيه¬سازي كرده¬ايم. سلول¬هاي زيگ¬زاگ، در مقايسه با آرايه¬هاي نانوميله متقارن 15% چگالي جريان اتصال كوتاه بهتري، حتي در زواياي بالا¬تر تابش، دارند. اين افزايش عملكرد به دليل محدود سازي نور در آرايه¬هاي زيگ¬زاگ، توسط افزايش مسير به¬دام اندازي پرتوهايي كه درون نانوميله محدود شده¬اند و هدايت موج¬هاي موجود در ناحيه بين ميله¬ها به درون زيرلايه و نانوميله، رخ مي¬دهد. با بهينه¬سازي عمق و غلظت ناخالصي¬ها در پيوند و بكارگيري هندسه پيوند مناسب، امكان افزايش چشم-گير بازدهي وجود خواهد داشت. نتايج براي يك سلول خورشيدي مبتني¬بر نانوميله¬هاي زيگ¬زاگ بهينه شده با پيوند شعاعي p-n، بازدهي 6.9% را نمايش مي¬دهد كه 10% از سلول نانوميله نامتقارن عملكرد بهتري دارد. با اضافه كردن يك ميان لايه ذاتي به پيوند كه منجربه كاهش بازتركيب سطحي در پيوندگاه شده و كيفيت پيوند را بالا مي¬برد، بازدهي براي پيوند محوري و شعاعي p-i-n به 7.3% و 7.8% مي¬رسد. بعلاوه بازدهي سلول¬هاي خورشيدي نانوميله زيگ¬زاگ با جنس GaAs و InP نيز بررسي شده است. بازدهي سلول نانوميله زيگ¬زاگ GaAs با پيوند محوري p-i-n تحت تابش مستقيم 1 خورشيد، به 17.3% مي¬رسد كه يكي از بالاترين بازدهي¬هاي موجود با تكنولوژي¬هاي امروزي است.

190235

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر شهرام محمد نژاد