بهینه سازی سلول های خورشیدی نانوپلاسمونیکی با استفاده از روش fdtd

پایان نامه
چکیده

در این پایان نامه با بهره گیری از پدیده های اپتیکی شامل پدیده فابری-پرو، پلاسمون سطحی، پلاسمون سطحی جایگزیده، پراکندگی، پراش و مدهای موجبری، ساختارهای گوناگون نانوپلاسمونیکی را به منظور افزایش بهره ی سلول های خورشیدی طراحی و مورد مطالعه قرار می دهیم. بدین منظور، ابتدا آرایه ای متناوب از نانومیله های پلاسمونیکی را بر روی سطح سلول قرار داده و نشان می دهیم که با انتخاب مناسب پارامترهای تاثیرگذار از جمله ضخامت، ارتفاع، دوره تناوب و هندسه ی نانومیله ها، جذب نور توسط سلول در حدود 60 درصد افزایش می یابد. سپس، به منظور تنظیم بسامد تشدید پلاسمون سطحی نانومیله های پلاسمونیکی در محدوده ی دلخواه، آرایه ای متناوب از نانومیله های جفت شده را بر روی سطح سلول قرار می دهیم و تاثیر ساختار ارائه شده بر افزایش بهره ی سلول را مورد بررسی قرار می دهیم. در گام بعد، آرایه ای متناوب از نانومیله های دی الکتریک را بر روی سطح قرار می دهیم. نانومیله های دی الکتریک با هدایت بخش عمده ای از نور فرودی به سمت سلول، جذب درون سلول را در حدود 90 درصد افزایش می دهند. به منظور استفاده بهینه از خاصیت پلاسمون سطحی و پلاسمون سطحی جایگزیده نانومیله های پلاسمونیکی، آن ها را در انتهای سلول قرار می دهیم. در این حالت جذب درون سلول در حدود 80 درصد افزایش می یابد. در نهایت به منظور بهره گیری از تمام پدیده های اپتیکی بررسی شده، ساختاری را مورد مطالعه قرار می دهیم که شامل آرایه ای از نانومیله های دی الکتریک از جنس سیلیکون بر روی سطح و آرایه ای از نانومیله های پلاسمونیک از جنس نقره در انتهای سلول می باشد. تاثیر نظم و بی نظمی نانومیله ها را بر افزایش جذب درون سلول مورد بررسی قرار می دهیم. بررسی تاثیر پارامترهای تاثیرگذار و مطالعه برهم کنش نور با چنین ساختارهایی به طور تحلیلی امکان پذیر نمی باشد و باید از تکنیک های محاسباتی استفاده شود. برای این منظور، از روش تفاضل-متناهی دامنه-زمان fdtd به دلیل توانایی حل معادلات ماکسول در دامنه ی زمان برای ساختارهای پیچیده با ابعاد و شکل دلخواه استفاده می کنیم.

منابع مشابه

طراحی سلول های خورشیدی نانوپلاسمونیکی براساس برانگیختگی مدهای اپتیکی درون سلول

به منظور افزایش بهره سلول های خورشیدی لایه نازک، روش هایی برای طراحی مناسب نانوساختارهای پلاسمونیکی و دی الکتریک در سلول پیشنهاد و بررسی می کنیم که امکان برانگیختگی تعداد قابل توجهی از مدهای مختلف اپتیکی و در نتیجه افزایش احتمال جذب فوتون توسط سلول را فراهم می کنند. با بهره گیری از تکنیک محاسباتی تفاضل متناهی در حوزه زمان (FDTD)، برهمکنش نور با ساختارهای پیشنهادی را مدلسازی و چگونگی تنظیم مدهای...

متن کامل

مقایسه نتایج شبیه‌سازی بلور فوتونی با استفاده از روش FDTD دوبعدی بهبودیافته و FDTD سه‌بعدی

The accuracy of improved two dimensional finite difference time domain method (2D FDTD) is verified by comparing with 3D FDTD method and experimental data. The optimized 60° photonic crystal waveguide bend, used in this study as a test case, is composed of InPGaAs/InP material and air holes and TE polarization is considered. The photonic crystal waveguide bend transmission data was measured...

متن کامل

طراحی و بهینه سازی سلول خورشیدی پروسکایت با بکارگیری دو لایه ی انتقال دهنده ی الکترون

در این پژوهش عملکرد سلول خورشیدی پروسکایت با بکارگیری دو لایه‌ی انتقال دهنده الکترون نظیر: SnO2 و ZnO. مورد شبیه سازی و مقایسه قرار گرفته است. بدین منظور از نرم افزار شبیه‌سازی AMPS-1D که دارای قابلیت تعیین مشخصه جریان-ولتاژ ، بازده کوانتمی و تعیین ضخامت لایه‌ها است استفاده شد. تاثیر ضخامت لایه‌ی جاذب پروسکایت، لایه های انتقال دهنده‌ی الکترون، غلظت ناخالصی لایه‌های انتقال دهنده‌ی الکترون و دما ...

متن کامل

بهینه سازی سبدهای ارزی با استفاده از روش معیار جهانی

در بیست سال گذشته تغییرات وسیع نرخ ارز تاثیرات بسیاری بر نظام اقتصادی کشور داشته است. در سال های اخیر نیز به علت افزایش بیش از حد قیمت یورو و نوسانات سایر ارزها، بسیاری از سرمایه گذاران، واردکنندگان و بانک های تجاری متضرر شده اند . از سوی دیگر سرمایه گذاران ایرانی توجه چندانی به متغیر ریسک در کنار متغیر بازده ندارند و آن را معیار مهمی برای سرمایه گذاری در نظر نمی گیرند. در این مقاله مجموعه ای ا...

متن کامل

بهینه سازی حذف نیترات از محلول های آبی به روش الکتروکوگولاسیون با استفاده روش پاسخ سطح

زمینه و هدف: نیترات یکی از مهم ترین آلاینده های موجود در طبیعت است که تهدیدی جدی برای بهداشت و سلامت انسان و کیفیت منابع آبی محسوب می شود. یکی از کارآمدترین روش های حذف این آلاینده، الکتروکواگولاسیون می باشد. روش بررسی: این مطالعه تجربی، در مقیاس پایلوت انجام گردید. نمونه ها به صورت سنتتیک و در غلظت های 300-100 میلی گرم بر لیتر نیترات تهیه گردید. متغیرهای مستقل شامل زمان واکنش، اختلاف پتانسیل ا...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه خلیج فارس - دانشکده علوم پایه

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023