افزايش بازدهي سلول‌هاي خورشيدي مبتني بر نانو‌سيم‌هاي سيليكوني

كارشناسي ارشد

در سلول‌هاي خورشيدي به اين دليل از نانوسيم‌ها استفاده مي‌شود كه وجود نانوسيم‌ها باعث كاهش ميزان بازتاب و افزايش قابليت به تله انداختن نور مي‌شود. با كم بودن طول نانوسيم‌ها اين امر كاهش پيدا كرده و عملكرد سلول به سلول‌هاي مسطح نزديك‌تر مي‌شود. از طرف ديگر افزايش بيش از حد طول نانوسيم‌ها مسير را براي جمع‌آوري حامل‌ها طولاني كرده و باعث بالا رفتن احتمال بازتركيب مي‌شود. در همين راستا در اين پژوهش مناسب‌ترين طول براي نانوسيم‌هاي سيليكوني در كاربرد سلول‌ خورشيدي به ميزان 1 ميكرومتر بدست آمده‌است. از جنبه ديگر ضخامت لايه‌هاي p و i كه سلول چند پيوندي ما را مي‌سازند نيز اهميت خاص خود را دارد چرا كه ميزان ناحيه فعال سلول به اين دو لايه وابسته است. با توجه به شبيه‌سازي‌هاي صورت گرفته ضخامت بهينه براي اين دو لايه 15 نانومتر بوده كه 10 نانومتر آن را لايه i و 5 نانومتر ديگر را لايه p تشكيل مي‌دهد. يكي از مهم‌ترين عوامل تاثير‌گذار بر بازدهي سلول‌ها، ميزان ناخالصي موجود در دو لايه p و n‌ مي‌باشد كه نقش مهمي را در ميزان ميدان الكتريكي موجود در ناحيه تخليه بازي مي‌كند. اما بايد در نظر داشت كه افزايش بيش از حد ناخالصي نيز نقص‌هاي ساختار را افزايش داده كه امكان بازتركيب را بالا مي‌برد. بهينه‌سازي ميزان ناخالصي اين دو لايه باعث افزايش بازدهي سلول تا 3 درصد شده‌است كه اين ميزان بهينه، 〖10〗^15 (1⁄〖cm〗^3 ) براي لايه n و 〖10〗^18 (1⁄〖cm〗^3 ) براي لايه p مي‌باشد. در مرحله پاياني شعاع نانوسيم‌ها و نوع الكترود‌ها نيز مورد بررسي قرار گرفتند كه به طور كلي مي‌توان گفت كه شعاع نانوسيم‌ها تاثير زيادي نداشته اما با توجه به نتايج، شعاع 50 نانومتر يك مقدار بهينه در بازه 10 تا 350 نانومتر مي‌باشد. نوع الكترود‌ها نيز تاثير به سزايي در عملكرد سلول‌ها دارا مي‌باشند. الكترود‌هاي شبكه‌اي نه تنها سطح كم‌تري را نسبت به الكترود‌هاي مرسوم پوشش مي‌دهند بلكه مسافت كم‌تري را نيز براي جمع‌آوري حامل‌ها ايجاد مي‌كنند چرا كه تقريبا در همه جاي سطح پخش شده‌اند. در نهايت براي معرفي يك سلول خورشيدي مبتني بر نانوسيم‌هاي سيليكوني در حالت بهينه از نظر ساختار و شكل هندسي مي‌توان گفت كه سلولي با طول نانوسيم‌هاي 1 ميكرومتر، شعاع هسته 50 نانومتر، لايه سيليكوني نوع p با ضخامت 5 نانومتر و ميزان ناخالصي 〖10〗^18 (1⁄〖cm〗^3 )، لايه سيليكوني ذاتي با ضخامت 10 نانومتر و هسته نوع n با ميزان ناخالصي 〖10〗^15 (1⁄〖cm〗^3 ) به همراه الكترود‌هاي شبكه‌اي مي‌باشد.

208073

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق

جمشيد فريبرز