طراحی سلول های خورشیدی هیبریدی راندمان بالا با ترکیب نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم حساس به رنگ و پلیمرهای مزدوج

در این پایان نامه ساختاری از لایه های کامپوزیتی پلیمر/ نانوذرات دی اکسید تیتانیم به عنوان یک سلول خورشیدی پیشنهاد می شود. همچنین از نانوذرات tio2 حساس به رنگ برای جمع آوری انرژی در بازه بزرگی از طول موج های نور خورشید استفاده شده است، بعد از جذب نور توسط مولکول های رنگدانه و انتقال الکترون از طریق شبکه به هم پیوسته نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از پلیمرهای مزدوج مناسب برای انتقال حفره ها به الکترود مقابل استفاده شده است. ساختارهای سلول خورشیدی هیبریدی حساس به رنگ، در مقایسه با سلول های سیلیکونی بسیار ارزان قیمت هستند و نیازی به فرآیندهای پیچیده ساخت ندارند. لیکن عیب عمده این ساختارها بازده بسیار کم آن ها می باشد. جهت به دست آوردن معیاری برای محاسبه بازده، مدل سازی الکتریکی این ساختارها انجام گرفته و بر اساس آن عوامل موثر بر بازده شناسایی شده است. مهم ترین علت پایین بودن بازده این سلول ها نرخ بالای بازترکیب الکترون و حفره های تولید شده بر اثر تابش نور خورشید می باشد، به همین دلیل به جای نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از نانومفتول های اکسید روی استفاده شده است، که با فراهم آوردن مسیر مستقیم برای حرکت الکترون مانع از باز ترکیب می شود. لیکن به دلیل پایین بودن میزان خلل و فرج سطحی نانومفتول ها در مقایسه با نانوذرات، نانوذرات فلزی نیز به داخل آند تزریق شده اند که با پراش نور، احتمال برخورد آن با مولکول های جاذب یا همان رنگدانه ها را افزایش می دهند و از این جهت باعث بهبود راندمان این سلول ها می شوند. ساختار پیشنهادی را با نرم افزار matlab شبیه سازی شده و بر مبنای نتایج حاصله بازده محاسبه شده است که حدود 3% بهبود بازده نسبت به ساختار اولیه نشان می دهد. به طور کلی در فصل اول این پایان نامه ضمن بیان مقدمه ای کلی در مورد نیاز رو به رشد بشر به انرژی و الزام فراهم آوردن منبع انرژی پاک، به معرفی انرژی خورشید و مقادیر آن در نقاط مختلف سطح زمین همچنین انواع سلول های خورشیدی پرداخته می شود و در انتها به بررسی منابع و مراجع و کارهای صورت گرفته قبلی در این زمینه پرداخته می شود. فصل دوم به معرفی کامل ساختار و روابط حاکم بر آن اختصاص دارد که با توجه به هدف پایان نامه ، تغییرات مورد نیاز در آن اعمال شده و تغییرات متناظر در روابط حاکم لحاظ می شود. همچنین روند حل معادلات و تحلیل ریاضی ساختار بررسی می شود. ساختارهای مورد بحث با نرم افزار متلب شبیه سازی شده اند که در فصل سوم نتایج این شبیه سازی ها نشان داده شده و نمودارهای مربوطه رسم شده است به علاوه مقادیر ثابت مورد استفاده در جداولی دسته بندی شده اند. در انتهای این فصل نتیجه گیری انجام شده و پیشنهاداتی جهت ادامه کار ارائه شده است.