بررسی نوسانات پهنای باند میانی در سلول های فوتو ولتائیک نانوساختاری

فهرست مطالب

فصل 1 –  مقدمه. 1

1-1 مقدمه. 2

 فصل 2-  مفاهیم نظری.. 13

2-1 مواد نیمرسانا 6

2-2 دهنده ها و پذیرنده ها  در نیم رسانا 9

2-3 سوق حامل.. 10

2-4  پخش حامل.. 13

2-5  معادلات چگالی جریان. 16

2-6  پیوندگاه P-n. 17

2-7 اعمال پیش ولت به پیوندگاه 21

2-8  اصطلاحات مربوط به حامل ها 23

2-9  اثر فوتوولتائیک…. 24

2-10  جریان تولید شده توسط نور. 27

2-11 جداسازی و جمع کردن بارها با گذار های تشعشعی وجذب نوری.. 28

2-12  تولید ، باز ترکیب و تزریق حامل ها 30

2-12-1 فرایند های تولید و بازترکیب… 31

2-12-2 باز ترکیب مستقیم. 32

2-12-3  بازترکیب غیر مستقیم. 35

2-13 معادله پیوستگی.. 41

2-14  سلولهای خورشیدی پیوندگاه p-n. 44

2-15  بازده تبدیل.. 48

2-16 نقاط کوانتومی.. 48

2-17  روشهاي ساخت نقاط کوانتومي.. 54

2-17-1 سنتزکلوييدي.. 54

2-17-2  روش فرآوري.. 55

2-17-3  روش خودآرايي ويروسي.. 55

2-17-4 روش خود آرايي الکترو شيميايي.. 55

2-17-5  روش سنتز نقاط کوانتومي بدون کادميوم. 56

2-18 نقاط کوانتومی در سلول های خورشیدی.. 56

فصل 3-  بررسی روش ها 67

1-3  ساختار سلول منطبق با طیف خورشید. 60

3-2   ساختمان سلول خورشیدی نقاط کوانتومی.. 62

فصل 4-  نتایج و بحث… 80

نتیجه گیری و پیشنهادات.. 98

فهرست منابع. 91

چکیده انگلیسی.. 96

فهرست شکل                                                                                                صفحه

شکل (2-1) : نمایش شکل های انرژی :الف) نارسانا ب) نیمرسانا ج) رسانا                                                                                         9

شکل (2-2) : تصاویر طرحی پیوند . الف) Si نوع-n با دهنده ی آرسنیک  ب)  Si نوع-P با پذیرنده بور                                       11

شکل (2-3) : مسیر نمودار الکترون در نیمرسانا . الف) حرکت گرمایی اتفاقی . ب) حرکت منتجه حاصل از حرکت گرمایی کاتوره ای و میدان الکتریکی اعمال شده .                                                                                                                                                        13

شکل(2-4) : تراکم الکترونی بر حسب فاصله ; l پویش میانگین آزاد است . راستاهای شار الکترون وجریان با پیکان مشخص شده اند .              16

شکل (2-6) : الف) نیمرسانا هایی که به طور یکنواخت با نوع –n  و نوع-p آلایش یافته اند قبل از تشکیل پیوندگاه ب) میدان الکتریکی در ناحیه تهی و نمودار نوار انرژی پیوندگاه p-n  در تعادل گرمایی .                                                                                     18

شکل (2-7) : الف) پیوندگاه p-n  با تغییرات آلایش پله ای در پیوندگاه فلز گونه  ب ) نمودار نوار انرژی پیوندگاه پله ای در تعادل گرمایی ج) توزیع بار فضایی . د) تقریب مربعی توزیع بار فضایی                                                                                                        24

شکل (2-11-1) : سه روند گذار اساسی بین دو تراز انرژی . نقاط سیاه بر حالت اتم دلالت دارند. حالت اولیه در سمت چپ ، و حالت نهایی ، بعد از روند گذار در سمت راست می باشد. الف) جذب .ب) گسیل خود به خودی ج) گسیل برانگیخته                              30

شکل (2-11-2) : جذب نوری  الف)    ب)    ج)                                                                   31

شکل  (2-12-2) : تولید و بازترکیب مستقیم زوج الکترون- حفره الف) در تعادل گرمایی ب) تحت تابش                                    34

شکل (2-12-3) :روند های تولید – بازترکیب غیر مستقیم در تعادل گرمایی .                                                                                 40

شکل (2-12-3) : روند های تولید – بازترکیب در اثر بر افروزش                                                                                                    42

شکل (2-13) : شار جریان و روند های بازترکیب – تولید در لایه بسیار کوچکی به ضخامت dx                                                    43

شکل (2-14-1) : نمایش طرح گونه سلول خورشیدی پیوندگاه p-n  سیلیسیومی .                                                                                        45

شکل (2-14-2) : الف) نمودارنوار انرژی سلول خورشیدی پیوندگاه p-n  تحت درخشندگی خورشیدی ب) مدار معادل ایده آل شده سلول خورشیدی                                                                                                                                                                            46

شکل (2-14-3) : الف) مولفه جریان – ولتاژ سلول خورشیدی تحت تابش  ب) وارونه ی (الف) حول محور ولتاژ.                      48

شکل(2-15) : واحدهای الکترونیکی برای (چپ)،نیمرسانای حجمی، (راست)، نقاط کوانتومی                                                       57

شکل(3-1) : انطباق گاف انرژی InGaN و GaN و GaAs با طیف خورشید                                                                              62

شکل (3-2) : تغییرات پیوسته گاف انرژی In_xGa_1-xN  با تغییرات غلظت In و طیف خورشید در استاندارد 1.5 AM                 62

شکل (3-3) :ساختار و نمودار باند گپ نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی                                                                         68

شکل (3-4) : ساختار ونمودار انرژی نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی با افزایش خطی اندازه نقاط                                   69

شکل(3-5) : ساختار و نمودار انرژی نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی، شامل توزیع گاوسی اندازه ی نقاط                      71

شکل(3-6) : ساختار و نمودار انرژی نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی، شامل توزیع الماس شکل اندازه ی نقاط              71

شکل (3-7) : ساختار و نمودار انرژی نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی با  پراکندگی در اندازه های نقاط                         73

شکل (3-8) : خصوصیات جریان-ولتاژ  نمودار های انرژی پیشنهادی برای حالات مختلف نقاط کوانتومی                                       76

شکل (3-9) : خصوصیات جریان-ولتاژ  نمودار های انرژی پیشنهادی (تاثیر نوسانات روی  )                                    78

شکل (4-1) : ساختار و نمودار انرژی یک نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی با اندازه های یکسان در نقاط به صورت قراردادی                                                                                                                                                                                                       83

شکل (4-2) : ساختار و نمودار انرژی نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی با  پراکندگی در اندازه های نقاط                        84

شکل (4-3) : مشخصه های جریان ولتاژ برای نمودار های پیشنهادی انرژی                                                                                       85

شکل (4-4) : ساختار و نمودار انرژی نیمرسانای باند میانی مبتنی بر نقاط کوانتومی، شامل توزیع الماس شکل اندازه ی نقاط             88