شبیه سازی و طراحی رشته نانوآنتن پاپیونی در سلول های خورشیدی

تقاضای انرژی در سراسر جهان در 20 سال گذشته بیش از 40 درصد افزایش یافته است. با این که اثرات زیان آور انرژی مبتنی بر هیدروکربن به طور فزاینده ای در حال آشکار شدن است، بیش از 85 درصد انرژی جهان هنوز از احتراق سوخت های فسیلی تولید می شود. منابع انرژی تجدید پذیر پاک به عنوان جایگزینی برای پاسخ گویی به تقاضاها، با دستگاه های تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به عنوان نماینده های پیشرو مورد نیاز هستند. بازار جهانی برای فتوولتائیک های معمولی در طول پنج سال گذشته با نرخ سالانه ی 20 درصد افزایش یافته است و تخمین های صنعت نشان می دهد که تا 18 میلیارد وات در هر سال می تواند تا 2020 فرستاده شود. برای پاسخ گویی تقاضاهای افزایش یافته برای روش های تبدیل انرژی خورشیدی، پیشرفت های چشم-گیری در فن آوری های فتوولتائیک های معمولی مدرن مورد نیاز است. افزایش بازده و کاهش هزینه یا پیچیدگی، مسائل اصلی هستند که نیاز است تا برای پاسخ گویی به این اهداف پیگیری شوند. هدف اصلی این مطالعه طراحی و بهینه سازی رشته ی نانوآنتن های پاپیونی برای بیشترین مقدار تبدیل انرژی تشعشعی خورشید و زمین در رژیم فروسرخ نزدیک است. نانوآنتن پاپیونی زمانی که با انواع دیگری مقایسه شده، پهنای باند گسترده تری را ارائه می کند و اینکه میدان الکتریکی آن می تواند از طریق تزویج عناصر پاپیونی بیشتری برای تشکیل یک رشته، افزایش یابد. نانوآنتن ها نسبت به دستگاه های فتوولتائیک معمولی مشخصه دریافت زاویه ای گسترده تری را نشان می دهند و با رشته کردن و تزویج نانوآنتن ها می توان بهره ی بالایی را به دست آورد. این جمع کردن انرژی خورشیدی در طول شبانه روز را فراهم می کند و نیاز به سیستم های ردیاب خورشیدی را حذف می کند.