13007

13007

طراحي و شبيه سازي سلول هاي خورشيدي مبتني بر نقاط كوانتومي

كارشناسي ارشد

برق - الكترونيك

بهمن ماه 1392

بهمن ماه 1392

دكتر شهرام محمدنژاد

چكيده سلولهاي خورشيدي ابزاري هستند كه انرژي خورشيد را مستقيماً به الكتريسته تبديل ميكنند، اما مشكل اصلي مولدهاي كنوني انرژي خورشيدي، هزينهي بالا و كارآيي كم آنها ميباشد. در سلولهاي خورشيدي با يك شكافباند به علت استفاده از تنها يك گستره از طيف نور، بازده بسيار كم ميباشد. همچنين انرژي نوري بالاتر از شكافباند نيز به هدر ميرود و تنها انرژي كه بتواند سبب توليد زوج الكترون-حفره شود، استفاده ميگردد. سلولهاي خورشيدي مبتني بر نقاط كوانتومي توانستهاند ميزان بازده را به ميزان زيادي بهبود بخشند و از نظر تئوري از حد محدودكنندهي سلولهاي معمولي، بازده بيشتري داشته باشند. اين دسته از سلولها با بهره بردن از فوتونهايي كه در سلولهاي معمول تلف ميشود، بازده را افزايش ميدهند. در سلولهاي باندمياني و حامل داغ به ترتيب از فوتونهاي با انرژي كمتر و بيشتر از شكافباند براي افزايش بازده استفاده ميشود. در اين پژوهش سلولهاي خورشيدي مبتني بر نقاط كوانتومي بررسي و شبيهسازي شده است. مطابق نتايج شبيهسازي، با افزايش ابعاد و جرم موثر نقاط كوانتومي، انرژي كل آنها افزايش مييابد. همچنين در سلولهاي حامل داغ با افزايش دماي حاملها، بازده سلول افزايش، ولي با افزايش دماي محيط، بازده سلول كاهش پيدا ميكند. در سلولهاي با باند مياني بازده سلول به ابعاد نقاط، فاصله نقاط از يكديگر و مكان قرار گرفتن سلول وابسته است و با توجه به ساختار بايد حالت بهينه پيدا گردد. بازده اين سلول نيز مانند ديگر سلولهاي خورشيدي به دماي محيط وابسته بوده، با بالا رفتن دما بازده و جريان آن كاهش، ولي ولتاژ خروجي آن افزايش مييابد. واژه‌هاي كليدي: سلول خورشيدي، نقطه كوانتومي، باند مياني، اكسايتون، تفاضل محدود در حوزهي زمان.