افزایش بازدهی در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه

نرم افزاری جهت شبیه سازی عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای تدوین گردیده است. با کمک این نرم افزار عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای بر پایه الکترودهای نوری اکسیدروی و دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت. بازده سلولهای خورشیدی به طور مستقیم به پارامترهای ساخت سلول بستگی دارد . بر پایه این پارامترها جریانهای داخلی و تراکم حامل های بار و نمودار جریان-ولتاژ و نمودار توان- ولتاژ و تاثیر قابلیت حرکت وهمچنین تاثیر نرخ بازترکیب بر روی نمودار این سلول ها را در شرایط حالت پایا به دست آورده ایم. نرم افزاری جهت شبیه سازی عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای تدوین گردیده است. با کمک این نرم افزار عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای بر پایه الکترودهای نوری اکسیدروی و دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت. سلول به طورموثرمانند محیطی شبه همگن مدل شده است که شامل اکسید نیمه هادی نانو ساختار، رنگدانه جذب کننده نور، الکترولیت ردوکس می باشند. معادلات پیوستگی و انتقال شامل همه حامل های بار اعم از الکترون های نوار رسانش اکسید نیمه هادی ،یون های یدید و تری یدید و کاتیون های درون الکترولیت می شود . میدان الکتریکی ماکروسکوپی به کمک معادله پواسن بدست می آید. مرزهای جلویی و پشتی سلول به ترتیب به مانند یک اتصال اهمی نیمه هادی– فلز و یک اتصال فلز- الکترولیت مشخص شده است . برای ساده سازی این مدل فقط یکی از سازوکارهای ازدست رفتن الکترون یعنی بازگشت الکترون از نوار هدایت اکسید نیمه هادی به الکترولیت ردوکس در نظر گرفته شده است. نتایج عددی ارائه شده تایید می کند که نوع الکترود نوری به کاررفته در سلول های خورشیدی رنگدانه ای نقش بسیار مهمی را در تعیین بازدهی سلول ایفا می کند. تأثیر پارامترهای مدل مانند طول عمر و جرم موثر و بازده تزریق الکترون از رنگدانه به اکسید نیمه هادی و همچنین تاثیر قابلیت حرکت بر بازده در ساختار هر دو سلول خورشیدی با استفاده از دو الکترود نانو ساختار دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی بررسی شده است. این تحلیل عددی برای بررسی سازو کار انتقال الکترون ها در دو الکترود نوری با استفاده از دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی و همچنین الکترولیت و الکترود ردوکس صورت می گیرد. هدف این پایان نامه بررسی بازده سلول با استفاده از خصوصیات داخلی سلول از جمله شامل توزیع های تراکم حامل های بار، میدان الکتریکی ماکروسکوپی در سلول و همچنین محاسبه منحنی های کامل i-v می باشد. پارامترهای مواد به طور مستقیم به پارامترهای مربوط به عملکرد سلول وابسته اند. با کمک این محاسبات می توان درک عمیقی از سازوکار های عملکرد سلول خورشیدی رنگدانه ای بدست آورد. بر اساس نتایج این تحقیق بازده سلول با استفاده از الکترود نوری tio2 ، %67/6 و بازده سلول با استفاده از الکترود نوریzno ، % 59/2 بدست آمده است. همچنین در این تحقیق به بررسی و مقایسه ی عملکرد این دونمونه سلول خورشیدی رنگدانه ای نانو ساختار در شرایط محیطی مختلف می پردازیم. با استفاده از شبیه سازی عددی منحنی جریان- ولتاژ، بازده سلول، ضریب پرکنندگی و بیشینه توان برای هر دو سلول در محدوده ی دمایی k340 -k 250بدست آمده است. در سلول های مبتنی بر پایه آند نوری tio2 در دمای k 250 مقدار بازده% 91/6 و تا دمایk340 با روند افزایشی مقدار بازده به %36/10 رسید و برای سلول بر پایه آند نوریzno در دمای k250 مقدار بازده% 35/3 و با روند صعودی تا دمایk340مقدار بازده به %30/4 افزایش یافت که این مقدار کمتر از نصف مقدار آن در سلول بر پایه الکترود نوری با استفاده از tio2 می باشد.