نام پژوهشگر: سامان کهنه پوشی

شبیه سازی سلول خورشیدی حساس شده به نقاط کوانتومی بر مبنای نانو میله اکسید فلزی و بررسی اثر نانو پلاسمونی روی خواص الکتریکی- اپتیکی آن
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر 1392
  سامان کهنه پوشی   وحید احمدی

در این پایان نامه سلول های خورشیدی حساس شده به نقاط کوانتومی cdse بر پایه نانومیله zno شبیه سازی شده است. قطر نقاط کوانتومی بین 3 تا 5 نانومتر فرض شده و با در نظر گرفتن تابع گوسی برای توزیع اندازه، تابع دی الکتریک موثر با استفاده از نرم افزارهای nextnano و matlab محاسبه شده است. از نانوذره نقره با قطر بین 10 تا 20 نانومتر برای افزایش جذب نقطه کوانتومی با استفاده از مکانیزم تشدید پلاسمون محلی استفاده شده است. در ابتدا به صورت تک ذره ای شبیه سازی ها انجام شده است. دیده می شود که فاصله نانوذرات نقره از نقاط کوانتومی روی میزان افزایش جذب موثر است، به طوری که در فاصله 40 نانومتر بین نقطه کوانتومی با قطر 4 نانومتر و نانوذره نقره به قطر 10 نانومتر، میدان پلاسمونی تحریک شده به نقطه کوانتومی نفوذ نمی کند و افزایش جذبی حاصل نمی شود. در مرحله ی دوم ساختار لایه نقاط کوانتومی که روی زیر لایه zno قرار گرفته و روی آن نانوذرات نقره پوشانده است، بررسی شد. دیده می شود که به ازای یک دوره تناوب خاص که کوپلینگ پلاسمونی با طول موج تشدید پلاسمونی یکی می شود، بیشترین افزایش جذب در نقاط کوانتومی اتفاق می افتد. این فاصله برای نانوذرات با قطر 10 و 20 نانومتر، به ترتیب 5 و 15 نانومتر است. در نهایت میله های حساس شده به نقاط کوانتومی شبیه سازی شده و تاثیرات مختلف روی طیف جذبی بررسی شده است. مشاهده می شود که با حساس سازی توسط نانوذرات میزان جذب، افزایش خواهد یافت. شبیه سازی های قسمت نوری با استفاده از نرم افزار lumerical fdtd solution انجام شده است. در انتها با بررسی مکانیزیم انتقال الکترون در نانومیله های zno، ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه مدار محاسبه شده و نمودار جریان- ولتاژ برای سلول استخراج شده است. برای حالتی که نانوذرات نقره به ساختار اضافه شده اند، به ازای 20درصد افزایش جذب در ساختار، چگالی جریان به اندازه 05/0 میلی آمپر بر سانتی متر مربع افزایش یافته است.