شبيه سـازي تأثير استفاده از نانو - ميكرو آرايه ي كروي بر رفتار بازتابندگي لايه ي ضدبازتاب مورد كاربرد در سلول خورشيدي CIGS

ﮐﺎرﺷﻨﺎﺳﯽ ارﺷﺪ

امروزه انرژي خورشيدي به دلايل گوناگون از جمله پاك بودن، در دسترس بودن، و عملاً پايان ناپذير بودن، به عنوان جايگزيني براي سوخت¬هاي فسيلي مورد توجه زيادي قرار گرفته است. ابزار استخراج انرژي الكتريكي از تابش خورشيدي، سلول‌هاي خورشيدي هستند كه به¬وسيله‌ي پديده‌ي فوتوولتائيك، نور خورشيد را به جريان الكتريكي تبديل مي¬كنند. اما از چالش‌هاي عمده‌ي سلول‌هاي خورشيدي، مديريت فوتون¬ها به¬منظور افزايش جذب نور خورشيد و تبديل انرژي آن به انرژي الكتريكي در سلول خورشيدي است، زيرا بالا بودن ميزان بازتاب سلول¬هاي خورشيدي به¬خاطر استفاده از مواد نيم¬رسانا با ضريب شكست بالا در ساخت آنها باعث كاهش بازده سلول مي‌شود. براي كاهش بازتاب و افزايش بازده، از لايه‌هاي ضدبازتاب استفـاده مي‌شود كه داراي انواع مختلفي هستند. لايه¬ي ضدبازتاب چشم پروانه¬اي يكي از انواع لايه‌هاي ضدبازتاب است كه ساختار آن از ساختار چشم حشرات شب¬فعال الهام گرفته شده است. در كار حاضـر بهينه¬سازي لايه‌ي ضدبازتاب چشم¬پروانه‌اي با استفاده از شبيه¬سازي كامپيوتري بررسي شده است، كه متشكل از آرايه‌هاي كروي از جنس Al:ZnO بوده و بر روي سطح سلول خورشيدي فيلم نازك CIGS قرار گرفته است. براي انجام شبيه‌سازي از نرم افزار لومريكال استفاده شده است كه در حال حاضر يكي از قدرتمندترين نرم‌افزارهاي تجاري در اين زمينه بوده و معادلات ماكسول را به¬صورت عددي با روش تفاضل محدود در حوزه¬ي زمان حل مي¬كند. مراحل انجام كار بدين صورت است كه آرايه‌اي منظم از كره‌هايي با جنس Al:ZnO بر روي سطح سلول خورشيدي قرارگرفته و شعاع، خروج از مركز، ثابت شبكه، ضخامت پوسته و زاويه‌ي تابش براي گستره‌ي طول‌موجي 310 تا 900 نانومتر، با گام¬هاي معين تغيير داده شده و ضريب بازتاب و انرژي نسبي رسيده به لايه‌ي فعال سلول خورشـيدي با تغيير هر يك از پارامترهاي فـوق، ثبت شـده است. از مقـايسـه‌ي نمـودارهـاي به¬دسـت آمـده مشخـص مي¬شود كه استفاده از بيضي¬گون¬هايي با شعاع قاعده¬ي 120 نانومتر و ثابت شبكه‌ي 330 نانومتر و خروج از مركز 7/0، به¬طور متوسط باعث كاهش ضريب بازتاب تا 7 درصد نسبت به سطح بدون پوشش شده و انرژي نسبي رسيده به لايه‌ي فعال سلول خورشيدي را نيز تا 3 درصد افــزايش مي¬دهد كه اين امر مي¬تواند موجب افزايش بازده سلول خورشيدي شود. واژه‌هاي كليدي: سلول خورشيدي، لايه¬ي ضدبازتاب، شبيه¬سازي كامپيوتري، لومريكال

191223

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سيد محمد ميركاظمي

فوتونيك

دكتر فاطمه دباغ كاشاني