مدل بندی سلول خورشیدی گرافنی و بهینه سازی بهره تبدیل مربوط به آن

سلول های خورشیدی گرافنی به علت هزینه ساخت پایین و خواص منحصر به فرد گرافن مانند شفافیت نوری، تحرک پذیری بالای حامل ها، مقاومت کم، پایداری شیمیایی و مکانیکی، انعطاف پذیری و مساحت سطحی ویژه بزرگ اخیراً مورد توجه محققان قرار گرفته است. در سالهای اخیر چند گروه تحقیقاتی مطالعاتی در زمینه سلول خورشیدی سد شاتکی گرافن-سیلیکون انجام داده اند اما بهره تبدیل (بازدهی) آنها هنوز برای کاربردهای تجاری کم است و نیاز به پژوهش های زیادی در این زمینه حس می شود. ما در این پایان نامه ابتدا ساختار سلول خورشیدی سد شاتکی گرافن-سیلیکون را شبیه سازی کرده ایم. برای شبیه سازی، خواص الکتریکی و نوری گرافن که در سلولهای خورشیدی استفاده می شوند را به دست آورده ایم. همچنین نحوه عمل هر یک از بازترکیب ها از جمله تشعشعی، شاکلی-رید-هال، اوژه و... را نیزمحاسبه کرده ایم و بعد از محاسبه جریان نوری، ولتاژ مدار باز، جریان اتصال کوتاه و بهره تبدیل توان (بازدهی)، اثر عوامل مختلف از جمله نوع گرافن به کار رفته، ، چگالی اتم های ناخالصی و دما و ... را روی این پارامترها بررسی نموده ایم. سپس راهکارهایی برای بالا بردن بازدهی سلول خورشیدی سدشاتکی گرافنی ارائه داده ایم. برای بالا بردن بازدهی باید ضریب جذب ماده افزایش یابد. به عنوان مثال با توجه به اینکه ضریب جذب نانوسیم سیلیکونی با ضریب پر شدگی متوسط بیشتر از سیلیکون است و سطح برخورد برای گیراندازی نور در آنها افزایش می یابد و ترابرد الکترون نیز بهتر صورت می گیرد انتظار داریم با استفاده از نانوسیم سیلیکونی به جای سیلیکون در سلول خورشیدی گرافنی، بازدهی افزایش یابد. از طرف دیگر، کیفیت سیلیکون تحت تابش با گذشت زمان تنزل پیدا می کند و با توجه به پهنای گاف نواری آن، حدود 32 درصد طیف خورشیدی را جذب می کند، بنابراین استفاده از ماده ای با گاف نواری پهن به جای سیلیکون، که بتواند قسمت عمده طیف خورشیدی را جذب کند بازدهی سلول خورشیدی گرافنی را افزایش خواهد داد. پیشنهاد ما در این زمینه استفاده از ترکیبات inxga1-xn به دلیل پهنای باند وسیع، ضریب جذب بالا، تحرک پذیری زیاد حاملها و آسیب پذیری بسیار کم آن ها در برابر تابش نور خورشید است.