طراحی سلول خورشیدی – شبیه‌سازی و طراحی سلول خورشیدی همراه با نانوبافت
طراحی سلول خورشیدی
کارشناسی ارشد
400,000 تومان
300,000 تومان
پرداخت و دریافت فایل
چکیده
سلول‌های خورشیدی نوین . به منظورکاهش هزینه و افزایش بازده از روش‌های ساختاری جدیدی بکار می‌برند. با توجه به این که کیفیت سطح لایه‌های سلول خورشیدی تاثیر زیادی در عملکرد آن دارند.، در این تحقیق تاثیر ساختارهای نانوبافت بر روی لایه‌های مختلف سلول خورشیدی سیلیکونی .در افزایش بازدهی بررسی و با استفاده از نرم‌افزار تجاری و به روش المان محدود.، شبیه‌سازی شده است.
سپس تاثیر عواملی مانند جنس ماده نانوبافت، قرار گرفتن نانوبافت در بین لایه‌های مختلف سلول خورشیدی.، شکل نانوبافت.، میزان چگالی ناخالصی و شرایط محیطی بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که سلول خورشیدی با نانوبافت مثلثی نسبت به سلول خورشیدی مسطح .، عملکرد بهتری دارد و با تغییر جنس ماده نانوبافت از سیلیکون بلوری به موادی با گاف نواری مستقیم.، بازده افزایش می‌یابد. با ایجاد نانوبافت مثلثی روی لایه‌های دیگر.، جنس لایه‌های بعدی سیلیکون بی‌شکل انتخاب شده‌اند که در تکنولوژی ساخت بتوان آن‌ها را با روش لایه‌نشانی ایجاد کرد.
در نتیجه بازده به‌دلیل قابلیت تحرک کم حامل‌ها در سیلیکون بی‌شکل.، کاهش می‌یابد. نتایج بعدی نشان داد که با تغییر شکل نانوبافت به صورت مستطیلی.، میزان بازده کمی کاهش و با تغییر طول و عرض مستطیل.، چگالی جریان اتصال کوتاه تا حدودی افزایش یافته و سپس کاهش می‌یابد که بیانگر تاثیر ابعاد بافت بر عملکرد سلول خورشیدی می‌باشد. و همچنین مقدار چگالی ناخالصی مناسب برای لایه نوع .n+.حدود .-3 cm1019. بدست آمد. با توجه به این که افزایش دما و رطوبت سبب کاهش عملکرد سلول خورشیدی می-شود.، میزان تاثیر این دو عامل محاسبه شد. در انتها با توجه به بررسی‌ها و نتایج بدست‌آمده از قسمت‌های قبل، سلول خورشیدی همراه با نانوبافت مثلثی از جنس اکسید روی با بازده حدود .18/2.درصد طراحی و به عنوان سلول نهایی ارائه شد.
طراحی سلول خورشیدی
سلول خورشیدی , نانو بافت , بازده , شبیه سازی , utility
فصل اول : مقدمه 1
1-1-پیشگفتار 2
1-2-اهمیت انرژی خورشیدی 3
1-3- سلول خورشیدی همراه با نانوبافت 3
1-4- اهداف و انگیزه¬ها و دست¬آوردهای تحقیق 3
1-5- ساختار پایان نامه 4
فصل دوم :مروری برتاریخچه سلول¬های خورشیدی همراه با نانوبافت 5
2-1- مقدمه 6
2-2- اثر فتوولتاییک 6
2-3- سلول خورشیدی سیلیکونی مسطح 7
2-4- سلول خورشیدی به همراه نانوبافت 8
2-4-1- بررسی اثر شکل و ابعاد بافت 8
2-4-1-1- بافت مثلثی شکل 8
2-4-1-2- استفاده از لیتوگرافی کاشت نانو برای افزایش بازده سلول خورشیدی سیلیکونی لایه نازک 10
2-4-1-3- تغییر ابعاد بافت 13
2-4-2- استفاده از بافت در بین لایه¬های مختلف 16
2-4-2-1- استفاده از بافت هرمی در دو طرف سلول خورشیدی 16
2-4-2-2- سلول¬های خورشیدی همراه با بافت هرمی میکرو و نانو 18
2-4-3- بررسی اثر تغییر جنس ماده¬ی بافت روی سلول خورشیدی 20
2-4-4- بهینه سازی بافت سینوسی روی سلول خورشیدی لایه نازک با استفاده از شبیه سازی نوری 22
2-5- جمع بندی 25
فصل سوم: عملکرد و تئوری سلول خورشیدی همراه با بافت 26
3-1- مقدمه 27
3-2- مواد مورد استفاده برای سلول خورشیدی 27
3-3- اساس عملکرد سلول خورشیدی 29
3-3-1- تولید بار و فرآیند خروجی 29
3-4- مزایای استفاده از فناوری نانو 31
3-5- روش¬های افزایش جذب نور 32
3-6- معادلات اساسی سلول خورشیدی 33
3-6-1- جریان نوری 33
3-6-2- جریان تاریکی 34
3-6-3- جذب نور و تولید حامل¬های الکتریکی 34
3-6-4- بازترکیب حامل¬های الکتریکی 36
3-6-5- انتقال حامل در نیم¬رسانا 37
3-6-6- معادلات نیم¬رسانا 37
3-6-7- منحنی جریان ولتاژ 38
3-6-8- مشخصه¬های خروجی 38
3-6-10- مدار معادل سلول خورشیدی 39
3-7- روش ساخت سلول خورشیدی 40
3-8- جمع بندی 41
فصل چهارم: شبیه¬سازی سلول خورشیدی با نانوبافت 42
4-1- مقدمه 43
4-2- انتخاب فیزیک و معادلات حاکم 43
4-3- تعریف مدل و شرایط مرزی 45
4-4- استقلال ازمش 47
4-5- اعتبار سنجی 48
فصل پنجم: نتایج شبیه¬سازی¬ و طراحی مدل نهایی 50
5-1- مقدمه 51
5-2- بررسی سلول خورشیدی بلوری مسطح و همراه با نانوبافت 51
5-2-1- بررسی میزان تولید حامل¬های الکتریکی 53
5-2-2- بررسی میدان الکتریکی 53
5-2-3- بررسی نمودار جریان ولتاژ 55
5-2-4- بررسی بازده 55
5-3- بررسی تاثیر جنس ماده نانوبافت بر عملکرد سلول خورشیدی 56
5-4- بررسی قرار گرفتن نانوبافت مثلثی روی لایه¬های دیگر سلول خورشیدی 61
5-4-1- بررسی قرار گرفتن نانوبافت مثلثی روی لایه p+ 61
5-4-2- بررسی قرار گرفتن نانوبافت مثلثی روی لایه p 64
5-5- مقایسه و نتیجه¬گیری 65
5-6- تاثیر میزان ناخالصی روی بازده سلول خورشیدی 67
5-7- بررسی تاثیر شکل نانوبافت 68
5-7-1- تاثیر عرض نانوبافت مستطیلی 69
5-7-2- تاثیر طول نانوبافت 70
5-8- بررسی اثر شرایط محیط 71
5-8-1- بررسی اثر دما بر عملکرد سلول خورشیدی 71
5-8-2- بررسی اثر رطوبت بر بازده سلول خورشیدی 73
5-9- طراحی سلول نهایی 74
5-10- نتیجه¬گیری 75
فصل ششم: نتیجه¬گیری و پیشنهادات 76
6-1- نتیجه¬گیری 77
6-2- پیشنهادات 77
مراجع 79
