پیشینه تحقیق سازوکارهای افزایش جذب نور در سلولهای خورشیدی دارای ۵۰ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه و تاریخچه استفاده از نانوذرات در سلول خورشیدی    ۵
۱-۱مقدمه:    ۵
۱-۲ سیر تحول سلولهای خورشیدی فیلم-نازک    ۶
۱-۳ پلاسمون    ۷
۱-۴ تاریخچه استفاده از نانوذرات در سلول خورشیدی    ۹
۱-۴-۱ انواع ساختارهای سلولهای خورشیدی پلاسمونی    ۱۰
فصل دوم: سلولهای خورشیدی استاندارد    ۱۲
۲-۱ مقدمه:    ۱۲
۲-۲ چگالی حاملها    ۱۳
۲-۳ تولید و بازترکیب    ۱۶
۲-۴ پیوند p-n    ۲۰
۲-۵ پیوند p-n تحت تابش    ۲۲
۲-۶ منحنی مشخصه جریان-ولتاژ برای سلول خورشیدی    ۲۷
فصل سوم:سازوکارهای افزایش جذب نور در سلولهای خورشیدی    ۲۹
۳-۱ مقدمه:    ۳۰
۳-۲ سلول خورشیدی سیلیکونی با سطح نامنظم    ۳۰
۳-۲-۱ سطوح نامنظم شده سیلیکون تک کریستالی    ۳۱
۳-۲-۲  سطوح نامنظم شده  برای سیلیکون چندکریستالی    ۳۳
۳-۳ اصول و طراحی پوشش ضد بازتاب    ۳۶
۳-۳-۱  نظریه اولیه پوشش ضد بازتاب    ۳۶
۳-۳-۲  بهینه سازی پوشش های ضد بازتاب    ۳۸
۳-۳-۳  نتایج بهینه سازی    ۴۱
۳-۴  پلاسمون های سطحی    ۴۳
۳-۴-۱ جذب و پراکندگی از نانو ذرات کروی    ۴۶
مراجع    ۴۸

مراجع

[۱] Trondheim, “Modeling of intermediate band solar cells”, Ph.D theses, (2009).

[۲] Tanabe, K.; Nakayama, K.; Atwater, H.A. “Plasmon-enhanced absorption and photocurrent in ultrathin GaAs solar cells with metallic nanostructures”, In Proceedings of the 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference, San Diego, CA, USA, May 2008; p. 129.

[۳] Chang, T.H., Wu, P.H., Chen, S.H., Chan, C.H., Lee, C.C., Chen, C.C., Su, Y.K. ”Efficiency enhancement in GaAs solar cells using self-assembled microspheres”. Opt. Express, 17, 6519–۶۵۲۴, ۲۰۰۹٫

[۴] Lin, Y.C. and Lu, W.Q., “Principles of Optical Thin Films”, National Defense Industry Press, ISBN 978-7-118-00543-1, China: Beijing, 1990.

[۵] Atwater, H. A. and Polman, A. “Plasmonics for improved photovoltaic devices”,   Nature Materials, vol. 9, pp.205–۲۱۳, ISSN 1476-1122,  ۲۰۱۰٫

[۶] Nelson, J.,”Quantum-Well Structures for Photovoltaic Energy Conversion”. Thin Films, 21, 1995.

[۷] Gray, J. L.  (۲۰۰۳), the Physics of the Solar Cell, John Wiley and Sons.

[۸] Hovel, H. J.”Semiconductors and Semimetals”, vol. 11, Solar Cells. Academic press, 1975.

[۹] Gangopadhyay, U., Dhungel S.K., Basu, P.K, etal. ”Comparative study of different approaches of multicrystalline silicon texturing for solar cell fabrication”.  Solar Energy Materials and Solar Cells, vol.91, No.4, pp.285-289, ISSN 0927-0248, 2007.

[۱۰] Dimroth, F., Kurtz S.”High-efficiency multijunctionsolar cells”, MRS Bulletin, Volume 32, 2007.

[۱۱]  Burnett, B., ”The basic physics and design of III-V multijunction solar cells”, ۲۰۰۲٫

[۱۲] Craig F. Bohren, Donald, Huffman R. (1983), Absorption and scattering of light by small particles, Wiley.

[۱۳] Edward D. Palik, (1985), Handbook of Optical Constants of Solids, Academic Press.

[۱۴] Lezec, H.J.; Thio, T.,”Diffracted evanescent wave model for enhanced and suppressed optical transmission through subwavelength hole arrays”. Opt. Express, 12, 3629–۳۶۵۱, ۲۰۰۴٫

[۱۵] Ferry, V.E.; Sweatlock, L.A.; Pacifici, D.; Atwater, H.A. ”Plasmonic nanostructure design for efficient light coupling into solar cells”. Nano Lett. 8, 4391–۴۳۹۷, ۲۰۰۸٫

[۱۶] Sze, S. M. (1981), Physics of Semiconductor Devices”, ۲nd edition, John Wiley & Sons, Inc.

فصل اول: مقدمه و تاریخچه استفاده از نانوذرات در سلول خورشیدی

۱-۱مقدمه:

به دلیل افزایش جمعیت و بالارفتن مصرف انرژی در کشورهای درحال توسعه پیش­بینی می­شود تا سال ۲۰۳۰ سوخت­های فسیلی دیگر جواب­گوی نیازهای بشر نخواهند بود و جهان با بحران کمبود انرژی روبرو خواهد شد و برای حل این مشکل باید به سراغ منابع دیگر انرژی رفت. تلاش برای جایگزینی سوخت­های فسیلی با سوخت­های تجدید پذیر و پاک از نیمه دوم قرن ۲۱ به صورت جدی آغاز شده و در سال­های اخیر دولت­ها سرمایه­گزاری­های هنگفتی در این زمینه انجام داده­اند. در این بین سلول­های خورشیدی که برای استفاده از انرژی خورشید طراحی شده­اند جایگاه ویژه­ای در بین محققان پیدا کرده­اند. از زمان پیدایش تاکنون نسل­های مختلفی از سلول­های خورشیدی ساخته شده که هرکدام نسبت به نسل قبلی برتری­هایی داشته­اند. نوع اول به سلول­های فوتوولتاییک سیلیکون ویفری مشهور هستند و در حال حاضر بالای نزدیک به ۷۰ درصد بازار را به خود اختصاص داده­اند. بیشتر از سیلیکون تک کریستالی و چند کریستالی استفاده می­شود. بازدهی آنها هم تا بالای ۲۰ درصد رسیده است. نوع دوم سلول­های خورشیدی فوتوولتاییک به سلول­های لایه نازک مشهور هستند. سیلیکون آمورف، کادمیوم تلوراید و  موادی هستند که برای ساخت این نوع سلول­ها به کار می­روند. بازدهی آنها به بالای ۱۰% رسیده است ولی قیمت بر حسب وات خروجی پایین تری دارند. وزن پایین و شرایط کاری بهتر مزیت دیگر آنها هستند. نوع سوم سلول­های خورشیدی که در حال حاضر بیشتر توجهات جامعه علمی را به خود اختصاص داده­اند، شامل نانوکریستال­های حساس شده با رنگدانه[۱]، فوتوولتاییک­های آلی بر پایه پلیمر، سلول­های خورشیدی چند پیوندی و سلول­های فوتوولتاییکی گرمایی هستند [۱،۲]. سلول­های چند­پیوندی تقریباً ۲ برابر توان خروجی بیشتر از نوع اول دارند. بازدهی تئوری آنها هم از انواع دیگر خیلی بیشتر است. بازدهی آنها به بالای ۴۰% رسیده است [۳،۴] و امروزه از آنها بیشتر در فضا پیماها و ماهواره­ها استفاده می­کنند. در حال حاضر انسان از بخش کوچکی از این انرژی استفاده می­کند و دلیل آن در بازدهی پایین سلول­های خورشیدی موجود است. برای جبران این خلأ باید بازدهی و قیمت تمام شده سلول فوتوولتاییک کاهش یابد.

تلاش محققان بیشتر بر روی بازدهی بیشتر و قیمت ارزان­تر متمرکز شده است. در سال­های اخیر محققان دریافتند که استفاده از نانوذرات در سلول­های خورشیدی فیلم-نازک باعث افزایش جریان فوتونی آنها می­شود. این اثر به تحریک پلاسمون­های سطح نانوذرات توسط نور فرودی ربط داده می­شود. بنابراین این نوع ساختارها به سلول­های خورشیدی پلاسمونی معروف شدند. نانو ذرات می­توانند در ابعاد و اشکال متنوعی ساخته ­شوند و بسته به روش­ ساخت می­توان نانو ذرات فلزی را به اشکال کروی، مثلثی، پنج ضلعی و شش ضلعی و اشکال تصادفی تولید کرد. به منظور استفاده از پتانسیل بالای نانو ذرات فلزی مراحل ساخت،  فرایند شکل­گیری و رشد را برای به دست آوردن نانو ذرات یکنواخت با اندازه و شکل معین می­بایست کنترل کرد. گسترش روزافزون تحقیقات در حوزه حسگرهای پلاسمونی، موجب شکل گیری روش­های مختلف تئوری در توصیف عملکرد آن­ها شده است.

۱-۲ سیر تحول سلول­های خورشیدی فیلم-نازک

 همانطور که گفتیم در حال حاضر بیشتر سلول های خورشیدی موجود در بازار بر پایه سیلیکون کریستالی ویفری هستند که  ضخامتی در حدود ۲۰۰ میکرون دارند. حدود ۴۰% قیمت آنها برای ویفر­های سیلیکونیشان است. با نازک­شدن لایه­ی سیلیکونی علاوه بر کاهش هزینه ساخت، مسیر انتشار حامل­ها کوتاه­تر شده و در نتیجه بازترکیب حامل­ها کمتر می­شود.  بنابراین بیشتر تحقیقات در سال های اخیر بر روی ساخت سلول­های خورشیدی نازکتر و با بازدهی بیشتر متمرکز شده است. در حال حاضر این نوع سلول­های خورشیدی از نیمرساناهایی مانند کادمیوم-تلوراید، مس-ایندیوم و سیلیکون چند بلوری[۲]  بر روی زیرلایه­های ارزانی چون شیشه و پلاستیک ساخته می­شوند. مشکل اصلی این ساختارها جذب کم در ناحیه نزدیک گاف بود. این عیب برای نیم رساناهایی با گاف غیر مستقیم، برجسته­تر است. بنابراین برای افزایش جذب، سلولهای خورشیدی باید طوری ساخته شوند که نور را در خود نگه دارد. در ابتدا برای محبوس سازی نور در سیلیکون از سلولهای ویفر مانند استفاده می­کردند. در این روش هرم­هایی با اندازه ۲-۱۰ میکرون برای محبوس سازی نور در سطح تزریق می­شود. به هرحال هرمهایی با این ابعاد برای فیلم­های نازک کارایی ندارد. در مرحله بعد برای حل این مشکل ساختارهایی با ابعاد طول موج را روی زیر لایه نشاندند و سپس فیلم نازک را روی آن گذاشتند و جریان فوتونی[۳] تا حد زیادی افزایش پیدا کرد [۵] ولی در سطوح صاف بازترکیب حامل­ها افزایش می­یابد که این اثر مخربی برای سلول­های خورشیدی است. یکی از راه­هایی که در سال های اخیر برای محبوس سازی نور در سلول­های خورشیدی فیلم نازک و افزایش جذب نور مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از پراکندگی از نانوذرات فلزی است که در فرکانس تشدید پلاسمون های سطحی تحریک شده اند[۶-۹]. این روش منجر به افزایش جریان فوتونی تا ۱۶ برابر در طول موج­های بلند در سلول خورشیدی سیلیکون- عایق با ضخامت ۲۵/۱ میکرون شده است. همچنین در ناحیه طیف خورشید این افزایش تا ۳۰% رسیده است[۶].

۱-۳ پلاسمون

 به نوسانات الکترون­های آزاد و سطحی یک محیط ، پلاسمون می‌گویند. از یک نمای کلاسیکی پلاسمون­ها می­توانند به عنوان نوسان چگالی الکترون­های آزاد نسبت به یون­های مثبت در یک فلز توصیف شوند. پلاسمون­ها کوانتوم نوسانات الکترونی می­باشند. پلاسمون نقش عمده‌ای در خواص نوری فلزات دارد. نور با فرکانس کمتر از فرکانس پلاسما بازتاب و جذب می‌شود، زیرا نوسان الکترون‌ها در فلز باعث پراکندگی و بازتاب نور می­شوند. نور با فرکانس بالای فرکانس پلاسما از فلز عبور می‌کند، زیرا الکترون­ها نمی­توانند به اندازه کافی سریع نوسان ­کنند و نمی­توانند به این فرکانس­ها پاسخ سریع دهند. بسیاری از فلزات که فرکانس پلاسمای آن‌ها درناحیه ماورای‌بنفش است در ناحیه مرئی بازتابنده هستند. برخی از فلزات، مانند مس و طلا، در ناحیه مرئی دارای گذارهای نوار الکترونی هستند. در نتیجه برخی طول موج­ها جذب می‌شوند. در نیمه‌هادی‌ها، فرکانس پلاسمای الکترون ظرفیت معمولاً در طول­موج­های زیاد منطقه ماوراء بنفش است و به همین دلیل آنها نیز بازتابنده هستند[۸].

[۱]  Dye sensitized  nanocrystalline

[۲] Polycrystalline

[۳] Photocurrent

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.