طراحي و شبيه سازي سلول هاي خورشيدي پلاسمونيك با استفاده از نانوذرات طلا و نقره

كارشناسي ارشد

چكيده سلول هاي خورشيدي مبتني بر نانوذرات پلاسمونيك، به دليل خاصيت به دام اندازي منحصربه‌فرد نور، جايگزيني اميدواركننده براي سلول هاي حجيم مرسوم هستند. در اين پايان نامه مشخصات نوري و الكتريكي سلول هاي خورشيدي مبتني بر نانوذرات پلاسمونيك را ارائه داده و عملكرد آن ها را با سلول هاي بدون نانوذرات مرسوم مقايسه مي كنيم. سلول هاي خورشيدي پلاسمونيك، در مقايسه با سلول‌هاي بدون نانوذرات فلزي 13% چگالي جريان اتصال كوتاه بيشتري دارند. با رويكرد فناوري به سمت تجمع مدارات الكترونيك نوري، مشكلات ساخت و پديده هايي كه به جلوگيري از فشرده سازي بيشتر ساختار كمك مي-كرد، باعث شد تا استفاده از ساختارهاي پلاسمونيك و امواج پلاسمونيك موردبررسي و استفاده قرار بگيرد. نانو ساختارهاي پلاسمونيك متشكل از فلز و دي الكتريك مي باشد كه ابعاد آن‌ها زير طول‌موج تحريكي يعني طول‌موج پرتوي كه باعث تحريك امواج پلاسمونيك مي شود، قرار دارد. پلاسمونيك بر اساس فرآيند برهم‌كنش بين امواج الكترومغناطيسي و الكترون هاي رسانش در فلزات با ابعاد نانو بيان مي شود. انتقال داده در فرايندهاي متداول از طريق جريان الكترون ها در سيم هاي مسي اتفاق مي افتد اما در پلاسمونيك با حركت نوساني هسته مثبت رخ مي دهد و ﭘﻼﺳﻤﻮن ﻫﺎ ﺑﺮاي ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ ﻫﺎي ﺗﺎ ﻣﺤﺪوده 100 تراهرتز در نظر گرفته مي ﺷﻮﻧﺪ درحالي كه ﺳﯿﻢ ﻫﺎي ﻣﻌﻤﻮﻟﯽ در ده ﮔﯿﮕﺎﻫﺮﺗﺰ ﺑﺴﯿﺎر پر اتلاف ﻫﺴﺘﻨﺪ. در اين پايان‌نامه چندين ساختار نوين براي سلول هاي خورشيدي با استفاده از نانوذرات طلا و نقره پيشنهادشده است. در ساختاري كه از نانوذرات طلا با ابعاد 50 نانومتر در سطح و انتهاي سلول خورشيدي استفاده‌شده به مقدار 14/27 ميلي ولت بر سانتي‌متر مربع براي ماكزيمم توان خروجي و 71/83درصد براي ضريب پرشدگي رسيديم. در ساختاري كه از چيدمان قطري نانوذرات نقره با ابعاد 100 نانومتر در سلول خورشيدي استفاده كرديم به چگالي جريان اتصال كوتاه 54/21 ميلي‌آمپر بر سانتي‌متر مربع رسيديم و در حالتي كه ذرات سه جنسي را در سلول خورشيدي قرارداديم به چگالي جريان اتصال كوتاه 78/26 ميلي‌آمپر بر سانتي‌متر مربع رسيديم. كلمات كليدي: سلول خورشيدي ،پلاسمونيك، نانو ساختار، پلاسمون، نانو ذرات،

190381

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر شهرام محمد نژاد