بررسی مشخصه های سلول خورشیدی با نوارهای میانی انرژی

یکی از روش¬هایافزایش بازده سلول خورشیدی، افزایش میزان جذب نور خورشید است. درساختارهای کوانتومی از طریق ایجاد نوارهای میانی با صرفه¬جویی مواد مصرفی امکان¬پذیر است. در این پایان¬نامه، سلول خورشیدی شامل نقاط کوانتومی از جنسinas به شکل هرم با سطح مقطع مربع و با مقطع برش 5/0، در ماده حجیمgaas که لایه جاذب سلول می¬باشد بررسی می¬شود.ساختار ترازهای انرژی و المان ماتریس دو قطبی در هر گذار بین نواری و ماتریس همپوشانی فضایی برای هر گذار، برای کلیه نقاط کوانتومی منفرد با ابعاد3×3 و6×6 و 8×8 و 10×10 و14×14 و20×20 و 25×25 با ارتفاع 1 و4 نانومتر محاسبه گردید. همچنین این مشخصات، برای نقاط کوانتومی بصورت آرایه افقی و آرایه عمودی با مساحت قاعده 10×10 و 14×14 با ارتفاع 4 و1 نانومتر و اندازه فاصله نقاط از هم 1و 3 نانومتر محاسبه شد. قسمت حقیقی و موهومی تابع دی¬الکتریک و ضریب شکست و ضریب جذب برای نقاط با اندازه و فاصله¬های مختلف محاسبه گردید. از مقایسه ترازهای انرژی آرایه¬ی نقاط، با اثر جفت¬شدگی، با ترازهای انرژی نقاط منفرد مشاهده می¬شود که میزان انرژی گذار بین نواری در آرایه¬ای از نقاط نسبت به نقاط منفرد کمتر می¬باشد. با محاسبه تابع دی الکتریک و ضریب جذب مشاهده می¬شود که در اثر تحدید کوانتومی، طیف جذب این نقاط نیز ساختار گسسته دارد و متناسب با ترازهای مجاز برای گذار الکترون، در طیف جذب پیک¬ها، مشاهده می¬شود بیشترین پیک جذب برای آرایه افقی از نقاط 10×10 می¬باشد. هر چه ترازها بالاتر می-روند چون مقدار انرژی مورد نیاز برای گذار الکترون افزایش می¬یابد، میزان جذب کاهش می¬یابد و گذارهای الکترون برای همه ترازها مجاز نمی¬باشد. با افزایش اندازه نقاط کوانتومی تابع دی¬الکتریک و پیک جذب به سمت انرژی¬های کمتر شیفت پیدا می¬کند. یعنی پیک جذب به سمت طول موج های بلندتر جابجا می¬شود. در ادامه مشخصه الکتریکی و نوری کامل یک سلول خورشیدی pin با لایه جاذب i شبیه¬سازی شد. مشخصات ضریب شکست و تابع دی¬الکتریک نقاط محاسبه شده در لایه جاذب سلول pin استفاده شد.مشخصات الکتریکی سلول با تابش طول موج های مختلف قبل و بعد از اعمال نقاط کوانتومی در ساختار سلول مقایسه گردید و در انتها افزایش جریان ناشی از اثر نقاط کوانتومی بدست آمد.