30177

استفاده از اثر پلاسموني جهت افزايش بازدهي سلول‌هاي خورشيدي پروسكايت

كارشناسي ارشد

فيزيك- اپتيك و ليزر

1399

1402/07/03

فاطمه دباغ كاشاني

سيد محمد مير كاظمي

فيزيك

سلول خورشيدي ابزاري الكترواپتيكي است كه به‌واسطه اثر فتوولتائيك، نور خورشيد را مستقيما به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند. سلول خورشيدي از سه لايه اصلي تشكيل شده‌است. لايه جاذب الكترون‌ها كه از نيم‌رساناي نوع n مي‌باشد، لايه جاذب حفره‌ها كه از نيم‌رساناي نوع p است و لايه جاذب انرژي فوتون‌ها كه در ناحيه اتصال دو لايه ديگر قرار دارد. لايه جاذب انرژي فوتون با دريافت انرژي از فوتون‌ها، الكترون را از تراز ظرفيت نيم‌رسانا به تراز رسانش منتقل مي‌نمايد، در نتيجه يك الكترون آزاد ايجاد شده و در كنار آن يك حفره توليد مي‌شود. ناحيه جاذب انرژي فوتون در طول زمان دچار تحولات زيادي شده‌است. انواع سلول‌هاي خورشيدي وابسته به نوع لايه جاذب تعريف مي‌شوند، يكي از انواع سلول‌هاي خورشيدي، سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي است كه در آن ماده جاذب انرژي فوتون، ساختار پروسكايتي دارد. روش‌هاي گوناگوني براي افزايش بازده سلول‌هاي خورشيدي پروسكايتي گزارش شده‌است از جمله، به دام انداختن الكترون‌ها و جلوگيري از تركيب مجدد الكترون‌هاي توليد شده در ناحيه جاذب نور با حفره‌ها براي جذب بهتر آنها به‌وسيله لايه جاذب الكترون‌ها است. به‌منظور رسيدن به اين هدف از يك مجموعه نانوساختار در لايه جاذب نور استفاده مي‌شود، نانو ساختار با استفاده از نوسان الكترون‌ها براساس اثر پلاسموني و ايجاد تله براي الكترون‌ها، مانع تركيب مجدد آنها با حفره‌ها شده و در نتيجه بازده سلول خورشيدي بالا مي‌رود. در اين پايان‌نامه قصد داريم با ايجاد تغييرات در نانوساختار استفاده شده (شامل تغيير در جنس، اندازه، شكل و ... نانو‌ذرات فلزي) به بررسي اثر پلاسموني در افزايش بازدهي سلول خورشيدي پروسكايتي بپردازيم.

1402/08/02

Using the plasmonic effect to increase the efficiency of perovskite solar cells

9/24/2024 12:00:00 AM

A solar cell is an electro-optical device that directly converts sunlight into energy through the photovoltaic effect. The solar cell consists of three main layers. Electron absorber, which is an n-type semiconductor, holes absorber layer, which is a p-type semiconductor, and photon energy absorber layer, which is located in the region of the other two layers. By receiving energy from photons, the photon energy transfers the electron from the semiconductor capacitance level to the level, as a result, an electron is released and a hole is produced next to it. Photon energy absorption area has undergone many changes over time. The types of solar cells are defined depending on the type of absorber layer, one of the types of solar cells is perovskite solar cells, in which the photon energy absorbing material has a perovskite structure. Various methods have been reported to increase the efficiency of perovskite solar cells, including trapping electrons and preventing the recombination of electrons produced in the light absorber region with holes for better absorption by the electron absorber layer. In order to achieve this goal, a set of nanostructures is used in the light absorbing layer. The nanostructure uses the oscillation of electrons, the plasmonic effect, and creates a trap for electrons, preventing them from the recombination with holes, and as a result, the efficiency of the solar cell increases. In this thesis, we intend to investigate the effect of plasmonics in increasing the efficiency of perovskite solar cells by making changes in the used nanostructure (including changes in the type, size, shape, etc. of metal nanoparticles).

سلول خورشيدي , روش FDTD‍ , اثر پلاسمونيك , نانو ذرات , پروسكايت

solar cell , FDTD method , plasmonic effect , Nanoparticles , Perovskite

Hamed Akbari

Dr.Miss Dabagh Kashani