18276

۱۸۲۷۶

بررسي تحليل شبيه سازي سلول هاي خورشيدي سيليكوني با استفاده از نانوذرات دي الكتريك جهت كوپل بهينه نور

كارشناسي ارشد

الكترونيك - ميكرو نانو الكترونيك

شهريورماه ۱۳۹۶

دكتر شهرام محمدنژاد

برق

چكيده امروزه كاهش ضخامت زير لايه در سلول‏هاي سيليكوني روند رو به افزايشي دارد؛ در نتيجه راه حل‏هاي مختلفي براي تله اندازي فوتون‏ها در ضخامت كمتر ارئه شده است. از جمله اين روش‏ها مي¬توان به ساختارهاي بافتي، چندلايه، پلاسمونيك و غيره اشاره كرد. در اين پايان¬نامه مشخصات نوري و الكتريكي سلول¬هاي خورشيدي با استفاده از آرايه¬هاي دي الكتريك ارائه شده است. همچنين عملكرد آن¬ها با انواع سلول¬هاي همراه با نانو ذرات با ضرايب شكست متفاوت مقايسه مي¬شود. مشخصه جذب فوتون سلول پيشنهادي خود را توسط روش‏هاي حوزه زمان شبيه¬سازي كرده¬ايم. بازدهي سلول¬هاي خورشيدي با استفاده از نانو ذرات دي الكتريك، در مقايسه با سلول‏هاي خورشيدي بدون استفاده از نانوذرات دي الكتريك به ميزان 3.49 درصد افزايش يافته است و به بازدهي بيشينه 19.6درصد افزايش يافته است. اين افزايش عملكرد به دليل محدود سازي نور در آرايه¬هاي نانوذرات دي الكتريك، توسط افزايش مسير به¬دام اندازي پرتوهايي كه درون نانوذرات محدود شده¬اند و هدايت موج¬هاي موجود در ناحيه بين نانوذرات به درون زيرلايه و نانوذرات، رخ مي¬دهد. همچنين با شبيه¬سازي طرح‏هاي نويني از آرايه¬هاي دي الكتريك افزايش عملكرد جذب 10درصد نسبت به سلول مسطح و بالاتر بودن ميزان چگالي جريان نسبت به طرح-هاي قديمي¬تر، نشان مي¬دهد كه با بهينه سازي ابعاد اين آرايه¬ها و انتخاب ماده مناسب، مي¬توان به بازدهي¬هاي بزرگ¬تري نيز دست يافت. ابتدا مواد مناسب از جمله SiO، SiO2، TiO2، Al2O3،براي استفاده لايه ضد بازتاب انتخاب شده اند و سپس تمامي كميت‏هاي موثر نظير ضريب شكست و طرح و ابعاد براي عملكرد بهتر سلول مورد توجه قرار گرفته شده است. واژه‌هاي كليدي: سلول خورشيدي، تله اندازي نور، نانوذرات دي الكتريك، ضريب شكست

1396/10/16

12/25/2017 12:00:00 AM

Abstract: Silicon based solar cell using dielectric Nano structures to enhance Light coupling of the device are promising alternatives for expensive conventional bulk solar cells due to their unique light trapping properties and easy growth processes. Here we represent optical and electrical characteristics of a silicon asymmetric based solar cell using dielectric Nano structures to enhance Light coupling of the device, and compare its performance with symmetric and asymmetric silicon solar cells. We describe the strong optical absorption of our proposed design by finite-difference time domain simulations. Silicon based solar cell using dielectric Nano structures to enhance Light coupling of the device show 3.49% enhancement in short current density. This improved performance is due to efficient light confinement of Silicon based solar cell using dielectric Nano structures to enhance Light coupling of the device by increasing light trapping path for waves that are trapped inside the nanowires and conducting the waves that located in free space into the nanowires and substrate. Results for a silicon based solar cell using dielectric Nano structures to enhance Light coupling of the device, show 19.6% efficiency which is 10% higher than an asymmetric silicon solar cell, in similar conditions. Keywords: solar cell, semiconductor, dielectric Nano structures, Light coupling, surface recombination