بررسی اثر نانوذرات فلزی در افزایش کارایی سلول های خورشیدی پلاسمونی

با توسعه نانوتکنولوژی، روش های نوینی برای ساخت سلول های خورشیدی با کارایی بالا و البته کم هزینه تر به منظور تولید الکتریسیته فراهم آمده است. نانوذرات فلزی، پلاسمون های سطحی را ایجاد می کنند که توسط نوسانات تجمعی الکترون های آزاد، برانگیخته شده و با فرکانس تشدید مشخص می شوند. نانوساختارهای فلزی می توانند به طور چشمگیری طول مسیر اپتیکی را در لایه ی نازک فعال افزایش دهند و جذب فوتونی را بهبود دهند. نانوذرات فلزی به عنوان ساختار پلاسمونی بر سطح فلزات جایگزیده شده و یا در سطوح تخت فلزی انتشار می یابند. تشدید پلاسمون های سطحی تحت تاثیر ویژگی های فیزیکی همچون اندازه، شکل، عنصر نانوذرات فلزی جایگزیده، فاصله هایشان از زیرلایه، دوره و ویژگی های دی الکتریک محیط اطراف آن ها می باشد. ما در این پایان نامه با استفاده از روش fdtd به بررسی نانوساختارهای پلاسمونی و توزیع نانوذرات فلزی در یک سلول خورشیدی لایه ی نازک می پردازیم و پارامترهای موثر در نانوساختارهای پلاسمونی و تاثیر آن ها در افزایش جذب اپتیکی در لایه سیلیکون و بهبود کارایی سلول های خورشیدی پلاسمونی را بررسی می نماییم. نتایج نشان می دهد که اگر مرکز جرم نانوذرات به لایه سیلیکون نزدیک باشد؛ و وقتی شعاع در نانوذرات کروی کاهش می یابد، در حالیکه دوره ثابت است، باعث افزایش جذب اپتیکی در لایه سیلیکون می شود. با افزایش ارتفاع شکاف در ساختارهای نانوشکاف، جذب در سیلیکون کاهش می یابد. بهینه ترین شکل برای نانوذرات تشدیدی و غیرتشدیدی برای کره های دوقطبی به صورت کشیده شده و برای چندقطبی به صورت پهن شده می باشد. بنابراین نانوذرات کروی دوقطبی کشیده شده و چندقطبی پهن شده غیرتشدیدی، در ایجاد به دام اندازی نور با پهنای باند قوی و پایدار، در سلول های خورشیدی لایه نازک بسیار برتر هستند.