عنوان

بهینه سازی ساختار های متناوب فلزی برای تله اندازی نور در سلول های خورشیدی,‮‭Optimization of alternating metal structures for light trapping in solarcells‬

Number

‭۲۲۶۴۲پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بهینه سازی ساختار های متناوب فلزی برای تله اندازی نور در سلول های خورشیدی

Parallel Title Proper

‮‭Optimization of alternating metal structures for light trapping in solarcells‬

First Statement of Responsibility

/ثمین جباری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی فوتونیک - نانوفوتونیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۸‬

Name of Manufacturer

، راشدی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۹۶‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی فوتونیک - نانو فوتونیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۸/۱۱/۱۲‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

روند اخیر در تولید افزاره‌های فوتوولتائیک تقاضا برای سلول‌های خورشیدی نازکتر را بوجود آورده تا بتوانند با نیازهای مصرف کننده مطابقت کنند.این نیازها شامل ارزان بودن قیمت،راحتی در حمل و نصب و انعطاف پذیری مکانیکی افراره‌ها می باشند .یکی از ایرادات اساسی سلول‌های خورشیدی لایه نازک، ضخامت کم این نوع سلول‌ها و میزان جذب کمتر آن‌ها به دلیل عبور نور از ساختار است .استفاده از نانو ساختارها در سطح سلول‌های خورشیدی به عنوان یکی از ابزارهای مهم در افزایش میزان جذب نور به واسطه حبس نور است.که می توان با به کار بردن المان‌های نانوفوتونیکی در رژیم موج-اپتیک به این ویژگی‌ها دست یافت.دلیل اصلی این امر نیز توانایی این المان‌ها در حبس و جذب نور در سلول جاذب ساختار است،که باعث کاهش ضخامت ساختار نهایی در عین بهبود کارایی و بهره‌وری آن شود .دراین پایان نامه ، دو ساختار با سطوح شکل داده شده با آرایه‌ها و الگوهای مختلف برای افزایش میزان حبس نور مورد بررسی قرار گرفته‌اند که برای جذب درحداکثر پهنای باند نور بهینه سازی شده اند .ساختار اول حاوی لایه ای نازک از جنس ‮‭AZO‬ بر روی بستر سیلیکون است که نیمه کره‌هایی از جنس ‮‭TiO۲‬ در داخل آن با آرایش لانه زنبوری قرار داده شده است .ساختار دوم دارای لایه ای با نیمه کره‌هایی به صورت حفره-هایی توخالی با موادی از جنس ‮‭AZO‬ و ‮‭TiO۲‬ با آرایه‌های لانه زنبوری است که بر روی بسترسیلیکون قرار داده شده است .جنس بستر سیلیکون مورد مطالعه برای این ساختارها از سه نوع متفاوت اعم از سیلیکون آمورف‮‭Si) - (a‬با ضخامت‌های ‮‭۱۰۰‬ و ‮‭۳۰۰‬ نانومتر و سیلیکون کریستالی‮‭Si) - (c‬با ضخامت ‮‭۵/۱‬ میکرومتر است .بهره‌ی کلی ساختارهای حبس نور توسط روش ‮‭FDTD‬ و با محاسبه معادلات ماکسول و بدست آوردن پارامترهایی همچون چگالی جریان اتصال کوتاه‮‭(JSC)‬،نمودارهای جذب و میدان‌های مربوط به ساختارها ارزیابی می‌شود.نتایج شبیه سازی هر ساختار با هر آرایه‌ای نشانگر بهبود پارامترها نسبت به ساختار سلول خورشیدی با سطوح مسطح است‌که می‌توان این امر را نتیجه متمرکز وحبس شدن نور درون ساختارهای تله‌اندازی نور و در نتیجه افزایش میزان جذب در سلول جاذب ساختار دانست .در بهینه سازی جریان فوتونی برای رسیدن به بیشترین مقدار جریان، افزایش‮‭۴۰‬ ، ‮‭۲‬ ‮‭۷‬و ‮‭۴‬ ‮‭۸‬در چگالی جریان اتصال کوتاه به ترتیب در لایه‌های‮‭Si ۱۰۰nm- a‬،‮‭Si ۳۰۰nm - a‬و‮‭Si ۱,۵- c‬ ‮‭m‬به دست آمده است

Text of Note

Recent trends in the production of photovoltaic devices have created a great demand for thinner solar cells to meet consumer needs. These include lower prices, ease of transport and installation and mechanical flexibility. One of the major drawbacks of thin film solar cells is the low thickness of these types of cells and their low absorption due to the light passing through the structure. The use of nanostructures on the surface of solar cells is one of the important tools in increasing the amount of light absorbed by light confinement. These properties can be achieved by applying Nano-photonic elements to the structure in the wave-optic regime. This is also due to the ability of these elements to trap and absorb light into the structure's absorbent layer, which reduces the thickness of the final structure while improving its efficiency and productivity. In this thesis, two structures with surfaces formed with different arrays and patterns are investigated to increase the amount of confined light that are optimized to the maximum light bandwidth. The first structure contains a thin layer of AZO on a silicon substrate with a TiO2 hemisphere embedded in the honeycomb arrangement. The second structure has a layer placed on the substrate with AZO or TiO2 materials with hemisphere hollow cavities in honeycomb arrays. The silicon substrate studied for these structures is of three different types, including 100nm, 300 nm amorphous silicon (a-Si) and 1.5 m crystalline silicon (c-Si). The overall efficiency of light-confinement structures are evaluated by the FDTD method by calculating Maxwell's equations and obtaining parameters such as short-circuit current density (JSC), absorption diagrams, and structures field . The results of simulating each structure with each array indicates the improvement of parameters of the structure over planar surfaced solar cells, which can be attributed to the concentration and confinement of light within the trapping structures and thus to the absorption rate in the Si layer. In the optimization of the photocurrent to achieve the maximum current, an increase of 40 , 27 and 48 in the short-circuit current density was achieved in the 100nm, 300nm a-Si and 1.5m c-Si layers, respectively

Parallel Title

‮‭Optimization of alternating metal structures for light trapping in solarcells‬

جباری، ثمین

Jabbari, Samin

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی