شبیه سازی و بهینه سازی سلول های خورشیدی (پلاسمونی) سطوح شکل داده شده بانانو ذرات فلزی

در این پایان نامه ابتدا سلولهای خورشیدی سطوح شکل داده شده را مورد مطالعه قرار داده¬ایم. شکل سطح سلول خورشیدی را بصورت نیم کره در نظر گرفته و روابط ریاضی حاکم را مورد تحلیل و بررسی قرار داده و مقایسه بین سلولهای خورشیدی سطح صاف و سطح شکل داده شده بصورت نیم کره انجام داده¬ایم. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که شکل دهی سطح سلول خورشیدی بصورت نیم کره باعث دو تغییر اساسی در عملکرد سلول خورشیدی می شود که یکی متمرکز کردن نور برخوردی در مرکز نیم کره می باشد (به دلیل خاصیت عدسی) و دیگری تاثیردار کردن زاویه برخورد نور به سطح سلول نسبت به مکان می باشد که این دو مورد مزیت¬های اساسی سلولهای خورشیدی دارای سطوح شکل داده شده بصورت نیم کره نسبت به سلولهای خورشیدی دارای سطح صاف می¬باشند. لازم به ذکر است که نتایج بدست آمده با استفاده از روش حل fdtd معادلات ماکسول این مورد را تائید می¬کنند¬. همچنین به دلیل اینکه این نوع سلول های خورشیدی، زیر مجموعه ی سلول های خورشیدی لایه نازک می باشند بیشتر تحلیل و بررسی¬های انجام یافته نوری می باشند. نتایج بدست آمده و مقایسه های انجام شده مربوط به کمیت های نوری از جمله میزان جذب نور، میزان میدان و چگالی جریان می باشند که این هم به دلیل قابل صرفنظر بودن میزان بازترکیب حامل های ایجاد شده دراین نوع سلول های خورشیدی برمی¬گردد. در این پایان¬نامه همچنین تحلیل ساختار شکل داده شده با حضور نانو میله¬هایی که در پایین نیم کره ی سیلیکنی قرار داده شده¬اند، انجام یافته است. لازم به ذکر است که سلولهای خورشیدی سیلیکنی به دلیل گاف انرژی غیر مستقیمی که دارند جذب نور کمتری دارند که البته با افزایش طول موج نور برخوردی کاهش شدیدتری در جذب نور از خود نشان می¬دهند. این مشکل نیز با استفاده از خاصیت پلاسمونی نانوذرات و نانومیله های فلزی که در ته سلولهای خورشیدی طراحی شده¬اند، حل شده است. بعلاوه به دلیل اینکه در سلول های خورشیدی سطح نیم کروی شدت نور در مرکز نیم کره خیلی بالا می¬باشد، طراحی این نانو میله ها از اهمیت بالایی برخوردار است. از این رو طراحی نانومیله ها با توجه به سطح شکل داده شده بصورت نیم کره انجام پذیرفته و بصورت صلیبی می باشند که با توجه به نتایج به دست آمده ساختاری را که طراحی کرده¬ایم افزایش راندمان بیش از 27 درصدی و همچنین در طول¬موج¬های بین 400 تا 700 نانومتر تقریبا به طور متوسط بیش از 40 درصد افزایش جذب نور را از خود نشان می¬دهد.