شبیه سازی و تحلیل مکانیسم انتقال الکترون در سلول خورشیدی حساس به نقاط کوانتومی

هدف ما بررسی جزئی تر مکانیسم انتقال الکترون از نقطه کوانتومی به اکسید فلز در سلول های خورشیدی حساس شده به نقاط کوانتومی برای رسیدن به بازده بالاتر می باشد و تاثیر عوامل مختلف بر روی آن، که تاکنون طبق بررسی های انجام شده مطالعات و کارهای کمتری شده است می باشد. در این تحقیق نرخ انتقال الکترون از سه نوع نقطه کوانتومی cdse، cds و cdte به سه نوع اکسید فلزی tio2، zno و sno2 با وارد کردن اثرات مختلف، با در نظر گرفتن ساختاری که نانوذره ات اکسید فلز کروی روی الکترود کار که نقاط کوانتومی هم کروی فرض و در یک محیط الکترولیتی روی آنها حساس شده اند محاسبه می کنیم. مبنای تئوری استفاده شده بر پایه تئوری مارکوس می باشد، شبیه سازی نیز با نرم افزار متلب انجام شده است. در این راستا اثرات قطر نقطه کوانتومی، فاصله بین نقطه کوانتومی- اکسید فلز، اثر پهنای نقص کریستالی اکسید فلز، اثرات دما و همچنین به دلیل غیر یکنواخت درصد توزیع اندازه نقاط کوانتومی و فاصله بین نقاط کوانتومی- اکسید فلزی آمده ایم متوسط نرخ انتقال الکترون را از نقطه کوانتومی به اکسید فلزی مورد نظر یک بار با در نظر گرفتن اثر درصد توزیع یکنواخت فاصله بین نقطه کوانتومی- اکسید فلزی و قطر نقطه کوانتومی های اشاره شده در بالا و بار دیگر بصورت تصادفی در یک جدول و 6 نمودار برای درک بهتر از نتایج خلاصه کرده و نمایش دادیم. بهترین متوسط نرخ انتقال الکترون در حالت واقعی برای اکسید های فلزی tio2، zno و sno2 با نقطه کوانتومی cdte از دو نقطه کوانتومی دیگر شد. در مرحله بعد اثر چهار لایه سدکننده zns، zno، tio2 و al2o3 را بر روی نرخ انتقال الکترون برای سه نقطه کوانتومی و سه اکسید فلزی بصورت تقریب اپسیلون موثر لایه/ هسته برای نقطه کوانتومی- لایه سدکننده مدل زده و شبیه سازی کردیم و همچنین از بین چهار لایه سدکننده در نظر گرفته شده به ترتیب zno، tio2، al2o3 و zns بهترین جواب ها را از لحاظ مقدار نرخ انتقال الکترون برای بیشتر حالت ها دادند به غیر از یک حالت که تا یک ضخامت خاص، نرخ انتقال الکترون برای لایه سدکننده zns با نقطه کوانتومی cdte با اکسید فلز zno از سه لایه سدکننده دیگر بیشتر شد و بعد از آن به ترتیب لایه سدکننده zno، tio2 و al2o3 بیشترین مقادیر را به خود اختصاص دادند. یک قسمت از کار با نتایج تحقیقات و کارهای ساخت پیشین تطبیق داده شده است و نتایج بدست آمده با مرجع مورد نظر با خطا 4 درصد برابر شده است که این نشان از درستی نتایج شبیه سازی برای سایر قسمت های دیگر می دهد.