بررسی تجربی و شبیه سازی تحرک الکترون در نانو ساختار متخلخل اکسید تیتانیوم جهت ساخت سلول های خورشیدی رنگدانه ای

در این پایان نامه نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم به عنوان نیمه هادی مورد استفاده در سلول های خورشیدی رنگدانه ای مورد مطالعه ساختاری و الکترونی قرار گرفته است. مطالعات تجربی با لایه نشانی اکسید تیتانیوم نانوساختار به روش سل-ژل بر روی بستر شیشه ای آغاز شده است و میزان تخلخل آنها با استفاده از میکروسکوپ روبشی نیروی اتمی بدست آمده است. پارامترهای موثر در تغییر تخلخل نانوساختارها مورد مطالعه قرار گرفته است. که نشان داد با افزایش نسبت محلول واکنش اندازه نانوذرات ایجاد شده افزایش می یابد و همچنین با افزایش سرعت چرخش در مرحله پوشش دهی میزان تخلخل سطوح کاهش می یابد. تخلخل نیمه هادی نانوساختار مورد استفاده در بازدهی و عملکرد سلول های خورشیدی نقش مهمی را ایفا می کند. در این پایان نامه همچنین تحرک پذیری حاملهای بار که یکی از مهمترین پارامترها در افزایش بازدهی سلول های خورشیدی رنگدانه ای است، با استفاده از اندازه گیری اثر هال بدست آمده و تأثیر تخلخل نانوذرات بر تحرک پذیری آنها مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه گیری ها نشان می دهد با افزایش تخلخل در نانوساختارها تحرک پذیری الکترونها و ضریب پخش آنها کاهش می یابد. این در حالی است که افزایش تخلخل باعث جذب هر چه بیشتر رنگدانه می شود و میزان جذب نور را در آن بالا می برد. نمونه های نانوساختار مورد مطالعه، در ساخت سلول خورشیدی مورد استفاده قرار گرفتند و مشخصه های الکتریکی آنها مورد مطالعه قرار گرفتند که برای نمونه هایی با تخلخل تقریباً 43 درصدی سلول خورشیدی قابل قبولی بدست می آید. مدل شبکه ای و شبیه سازی مونت کارلو به ترتیب برای شبیه سازی مراحل تولید نانوذرات و انتقال الکترونی در نانوساختار متخلخل مورد استفاده قرار گرفت. توانستیم تخلخل نانوساختار را بر حسب پارامترهای رشد بدست آوریم و با نتایج تجربی آن مقایسه کنیم،که روند تغییرات برای هر دو روش کاملاً یکسان بود و همچنین تخلخل بدست آمده از شبیه سازی را در اختیار گرفته و حرکت الکترون را در آن از طریق روش مونت کارلو بررسی کردیم تا ضریب پخش را بدست آوریم. نتایج تجربی و شبیه سازی همخوانی خوبی با هم داشتند.