طراحی سلول خورشیدی ارگانیک بر اساس نانو لوله های کربنی و نانو ذرات اکسید روی

سالها به دلیل فراوانی و ارزانی انرژی های فسیلی، توجه چندانی به انرژی های پاک و تجدیدپذیر وجود نداشت. اما امروزه با رو به پایان گذاشتن منابع نفت و گاز، آلودگیهای بیش از اندازه کره زمین و نیاز روز افزون به منابع انرژی، انرژی های نو به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از بهترین منابع تجدید شونده انرژی برای تامین انرژی دهه های آینده، انرژی خورشیدی است. اولین نسل از سلول های خورشیدی، سلول های خورشیدی غیر آلی بر مبنای سیلیکون بود. در سالهای اخیر، ساخت و توسعه سلول های خورشیدی کم هزینه تر مورد توجه قرار گرفته اند. از این رو، مواد آلی (پلیمری) که در مقایسه با مواد غیر آلی ارزان تر بوده و به روش ساده تری تولید می شوند، مورد توجه قرار گرفتند. جذابیت ویژه نیمه هادی های پلیمری به دلیل وزن کم، هزینه ساخت بسیار پایین و انعطاف پذیری بالا و امکان ساخت در مقیاس بزرگ است. در این تحقیق، طراحی یک سلول خورشیدی آلی انجام شد که در آن بهینه سازی های انجام گرفته مبتنی بر مطالعات تئوری، به صورت پله به پله به طرح اولیه تک لایه توده نامتجانس اعمال شد و در هر مرحله به تفصیل کلیه منحنی های خروجی مورد بحث و بررسی قرار گرفتند. یک ساختار نانو هیبرید، متشکل از نوعی پلیمر و نانو لوله های کربنی تک جداره را برای بهبود هدایت حفره به سمت آند استفاده کردیم، همچنین بررسی روی بهبود پارامترهای خروجی در صورت نشاندن یک لایه خالص پلیمر قبل از لایه اصلی که مخلوطی از پلیمر و فولرین است، انجام شد. در این مرحله نیز پارامترهای بازدهی، جریان اتصال کوتاه و فاکتور پرشدگی افزایش قابل ملاحظه ای داشتند. در نهایت، نانو ذرات اکسید روی (zno) را برای بهبود ضریب جذب و بازدهی تبدیل انرژی کوانتوم داخلی در داخل لایه اصلی تزریق کردیم. در این کار، ساختارهای پیشنهادی ، توسط نرم افزار wxamps که نسخه جدیدی از نرم افزار معروف سلول خورشیدی به نام amps-1d است شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی، حاکی از آن است که تعریف لایه نانو هیبرید به عنوان لایه عبور دهنده حفره، لایه بهبود دهنده پلیمری و اعمال نانو ذرات اکسید روی در داخل ناحیه فعال همگی تأثیر قابل توجهی در بهبود پارامترهای خروجی داشتند.