شبیه سازی سلول خورشیدی حساس شده به نقاط کوانتومی مبتنی بر نانوسیم های zno و بررسی اثر پلاسمونیک بر مشخصات نوری آن

در این پایان نامه به بررسی و شبیه سازی سلول خورشیدی مبتنی بر نانو سیم های zno حساس شده به نقاط کوانتومی cdse پرداخته ایم. ابتدا تابع دی الکتریک نقاط کوانتومی و نانوذرات فلزی وابسته به ابعاد آن ها بدست آمده است. سپس با استفاده از مدل ماکسول گارنت اصلاح شده، تابع دی الکتریک موثر ساختار محاسبه شده و اثر درصد نقاط کوانتومی و نانو ذرات فلزی و میزان پهن شدگی غیر همگن آن ها بر تابع دی الکتریک موثر مورد مطالعه قرار گرفته است. با افزایش درصد نقاط کوانتومی تابع دی الکتریک موثر بهبود یافته و شیفت قرمز پیدا می کند. اما با افزایش میزان پهن شدگی غیر همگن نقاط کوانتومی دامنه ی تابع دی الکتریک کاهش یافته و پهن تر می شود. با استفاده از روش تفاضل محدود حوزه زمان به شبیه سازی طیف جذب نوری فتوآند سلول پرداخته شده است. استفاده از تابع دی الکتریک موثر حجم و زمان شبیه سازی ها را کاهش می دهد. همچنین با بررسی های انجام شده مشاهده می شود که حضور نانو ذرات فلزی طلا و نقره در ساختار می تواند موجب بهبود پلاسمونی طیف جذب سلول شود که حالت بهینه به ازای کاربرد %2.5ag-%7.5au حاصل شده است. علاوه بر این اثر قطبش و زاویه ی نور فرودی، فاصله ، جنس و ابعاد نانوسیم ها بر طیف جذب بررسی شده است. استفاده از نانو سیم های اکسید تیتانیم (tio2) به جای اکسید روی (zno) منجر به افزایش دامنه ی جذب سلول می شود البته موبیلیتی الکترون در tio2 پایین تر از zno است. این ساختارها با توجه به تقارنی که دارند نسبت به تغییرات قطبش نور فرودی (از پایین در راستای z) حساس نیستند. علاوه بر این با استفاده از مدل مارکوس به محاسبه ی نرخ انتقال الکترون از نقاط کوانتومی cdse به نانوسیم های zno پرداخته و درصد الکترون انتقالی از نقاط کوانتومی cdse به نانو سیم های zno برابر با 25% بدست آمده است. در نهایت با وارد کردن طیف جذب و درصد الکترون تزریقی از نقاط کوانتومی به نانو سیم ها در معادلات نفوذ، منحنی ولتاژ- جریان سلول رسم شده است. با کاهش فاصله-ی نانوسیم ها چگالی جریان اتصال کوتاه سلول افزایش می یابد.