۱۳۵۳۷پ
per
بررسی نحوه افزایش بازده سلولهای خورشیدی آلی
/ناصر صدوقی
: مهندسی برق و کامپیوتر
، ۱۳۹۴
چاپی
دکترا
طراحی مدارهای مجتمع نوری
۱۳۹۴/۰۶/۲۵
تبریز
فناوری‌صهای جدید نورولتایی در زمینه انرژی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر و پاک مطرح است .سلول خورشیدی به دلیل تبدیل بی واسطه انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی که متداولترین نوع انرژی مصرفی است پتانسیل خوبی در تبدیل شدن به عمده‌صترین فناوری تولید انرژی را دارد .سلولهای خورشیدی پلیمری در چند سال اخیر به دلایلی همچون پاک بودن، انعطاف-پذیری، وزن کم و ارزانی توجه زیادی را به خود جلب کرده-اند .در حال حاضر تنها مشکل سلولهای خورشیدی پلیمری پایین بودن بازده آنها است .با چنین دیدگاهی در این رساله به بررسی نحوه افزایش بازده سلولهای خورشیدی نامتجانس بالک‌ص پرداخته‌صایم .با آنالیز تاثیر قابلیت تحرک حاملها و ضخامت روی پارامترهای سلول خورشیدی نشان داده شده که افزایش قابلیت تحرک حاملهای بار تاثیری دو طرفه روی بازده دارد از یک طرف با تسهیل خروج حاملها و کاهش غلظت آنها باعث کاهش بازترکیب و افزایش بازده می‌صشود و از طرف دیگر با افزایش سرعت رسیدن حاملها به همدیگر بازترکیب را افزایش و بازده را کاهش می‌صدهد .همچنین نتایج حاصل از شبیه‌صسازی نشان داده است که قابلیت تحرک کم حاملها در مواد آلی در ضخامتهای بالاتر، بازده تبدیل توان را بیشتر محدود می‌صکند تا ضخامتهای پایین‌صتر .ساختار جدیدی با هدف افزایش بازده سلولهای خورشیدی آلی با استفاده از افزایش قابلیت تحرک حاملها، پیشنهاد گردیده که در آن با اضافه کردن یک تک لایه دوقطبی میدان الکتریکی در داخل لایه فعال ایجاد شده است .مدل‌صسازی این ساختار نشان داده است که میدان الکتریکی داخلی، بازترکیب را کاهش داده و با افزایش قابلیت تحرک حاملها و احتمال تفکیک اکسیتون، نرخ تولید الکترون حفره و جریان اتصال کوتاه را افزایش می‌صدهد .همچنین تک لایه قطبی با افزایش ولتاژ مدار باز و ضریب پرشدگی سلول خورشیدی، منجر به بهبود قابل توجه بازده تبدیل توان) تا ( ۳۰ شده است
Low price, light weight, flexibility and the simplicity of the producing large-area devices have attracted much attention to the organic solar cells during the last few years. Despite important aspects of progress, the power conversion efficiency of these cells is much beyond the Shockley-Queisser upper limit. The main challenge for polymer solar cells is the increase of the power conversion efficiency, and one of the parameters highly effective on it is charge carrier mobility.The present study investigated the effect of mobility and active layer on the properties of bulk heterojunction solar cells using an Opto-electrical model. The findings indicated that the open circuit voltage and the power conversion efficiency affected by two loss mechanism. The recombination of charge carriers in wrong contacts destroys photogenerated electron-hole pairs, and the bulk recombination reduces open circuit voltage by increasing the act of coupling between electron-hole pairs with different binding energies. The first increases as the mobility of the carrier's increases, but the bulk recombination, besides the mobility of the slowest carrier, also depends on balance of the carrier's mobility.It is shown that in higher thicknesses changing the mobility has high effect on the performance of the polymer solar cells. Consequently, with simultaneous increase of the mobility and thickness, considerable enhancement in power conversion in bulk heterojunction solar cells can be achieved. With such a view, a novel structure has been suggested for the organic solar cells in which by adding a polar monolayer, an electrical field is generated inside the device. Our calculations show that the electrical field enhances the mobility of the carriers and causes an improvement on exciton dissociation, short circuit current and the fill factor. Increasing the active layer thickness raises the recombination rate, but the electrical field of the polar monolayer facilitates the carrier transport towards the electrodes and drops the rise of the recombination. On the other hand, applying a bipolar layer enhances the solar cell open circuit voltage and makes a remarkable improvement (up to 30 ) on the power conversion efficiency
صدوقی، ناصر
رستمی، علی، استاد راهنما
یدی‌پور، رضا، استاد مشاور
باغبان‌اصغری‌نژاد، حامد، استاد مشاور
نمایه‌سازی قبلی
