بهینه سازی ساختار سلول های خورشیدی ارگانیکی با استفاده از شبیه سازی عددی

مکانیزم تبدیل انرژی خورشیدی به جریان الکتریکی در سلول های خورشیدی، اساس بسیاری از تحقیقات و شبیه سازی های انجام شده در زمینه بهینه سازی و افزایش بازده ی عملکرد سلول های خورشیدی می باشد. گام نخست انتخاب موادی مناسب برای ساختار اصلی یک سلول خورشیدی است. توجه به بازار کنونی فروش سلول های خورشیدی از یک جهت و در نظر گرفتن آینده آن ها از سمتی دیگر، دیدی مناسب جهت شناخت موادی با اقبال بالا و سود ده در زمینه اقتصادی صنعت سلول های خورشیدی فراهم می آورد. قابل ذکر است که انتخاب اشتباه در این مرحله حتی اگر با موفقیت در مراحل بعدی همراه باشد، شانس بسیار کمی در موفقیت کلی طرح دارد، زیرا یکی از مهمترین انگیزه های انجام چنین پروژه هایی توجیه اقتصادی طرح می باشد. از این رو در این پایان نامه نیز پس از بررسی انواع مختلف مواد مورد استفاده در سلول های خورشیدی و بیان مزایا و معایب هر کدام از آن ها، علل انتخاب مواد ارگانیکی را بیان شده است. در گام بعدی به شناخت ساختاری و ویژگی های کلی مواد ارگانیکی پرداخته می شود. ضرورت بیان این مرحله از پروژه، فراهم ساختن بستری مناسب جهت آشنایی با اصطلاحات و مفاهیم بنیادی به کار رفته در مبحث سلول های خورشیدی ارگانیکی می باشد، چراکه داشتن دیدی مناسب نسبت به خواص فیزیکی و شیمیایی مواد و آگاهی از چگونگی تاثیر گذاری این خواص در ویژگی های نوری ماده ارگانیکی، در بسیاری از موارد فرض ها و روش کلی شبیه سازی و بهینه سازی ساختار مورد نظر را در مراحل بعدی فراهم می آورد. گام نهایی این پروژه، مطالعه ی معادلات حاکم بر نیمه هادی های ارگانیکی و استفاده از آن ها به منظور شبیه سازی ساختار سلول خورشیدی مورد نظر می باشد. بررسی روش های حل این معادلات و انتخاب روشی بهینه و دقیق، گسترش محاسبات انجام شده به ساختارهای پیچیده تر و تحلیل منحنی های جریان و ولتاژ به دست آمده، مراحل بعدی را شامل می شوند. به علت وابستگی پارامتر های خروجی یک سلول خورشیدی به ساختار فیزیکی سلول، انجام فرایند بهینه سازی به منظور دست یابی به ساختاری با بیشینه توان خروجی گام نهایی می باشد.