آقای رضا توحیدی فر از دانشجویان مرکز تحقیقات نانوپترونیکس در تاریخ هشتم اسفند ماه از پایان نامه خود تحت عنوان "طراحی و شبیه سازی سلول خورشیدی سیلیکون بلورین مبتنی بر نانوسیم های عمود به منظور بهینه سازی مشخصات الکتریکی و نوری " با موفقیت دفاع نمودند.

استاد راهنما: دکتر شهرام محمد نژاد

هیات داوری: دکتر محمد عظیم کرمی؛ دکتر مینا امیر مزلقانی 

چکیده:

سلول­ های خورشیدی مبتنی­ بر نانومیله­ های سیلیکونی، به دلیل خاصیت به ­دام اندازی منحصربه فرد نور و فرآیندهای رشد ساده، جایگزینی امیدوار کننده برای سلول­ های حجیم مرسوم هستند. در این پایان نامه مشخصات الکتریکی و نوری سلول های خورشیدی مبتنی بر آرایه های زیگ زاگ سیلیکونی را ارائه می کنیم و عملکرد آن ها را با سلول های نانومیله نامتقارن و متقارن مرسوم مقایسه می­ کنیم. مشخصه قدرتمند جذب سلول پیشنهادی خود را توسط روش سه بعدی و تمام میدانی دیفرانسیل محدود حوزه زمان شبیه­ سازی کرده ­ایم. سلول­های زیگ ­زاگ، در مقایسه با آرایه ­های نانومیله متقارن 15% چگالی جریان اتصال کوتاه بهتری، حتی در زوایای بالا­تر تابش، دارند. این افزایش عملکرد به دلیل محدود سازی نور در آرایه­ های زیگ­ زاگ، توسط افزایش مسیر به ­دام اندازی پرتوهایی که درون نانومیله محدود شده ­اند و هدایت موج­ های موجود در ناحیه بین میله­ ها به درون زیرلایه و نانومیله، رخ می ­دهد.

با بهینه­ سازی عمق و غلظت ناخالصی­ ها در پیوند و بکارگیری هندسه پیوند مناسب، امکان افزایش چشم ­گیر بازدهی وجود خواهد داشت. نتایج برای یک سلول خورشیدی مبتنی ­بر نانومیله­ های زیگ­ زاگ بهینه شده با پیوند شعاعی p-n، بازدهی 6.9% را نمایش می­دهد که 10% از سلول نانومیله نامتقارن عملکرد بهتری دارد. با اضافه کردن یک میان لایه ذاتی به پیوند که منجربه کاهش بازترکیب سطحی در پیوندگاه شده و کیفیت پیوند را بالا می­برد، بازدهی برای پیوند محوری و شعاعی p-i-n به 7.3% و 7.8% می­رسد. بعلاوه بازدهی سلول­های خورشیدی نانومیله زیگ ­زاگ با جنس GaAs و InP نیز بررسی شده است. بازدهی سلول نانومیله زیگ ­زاگ GaAs با پیوند محوری p-i-n تحت تابش مستقیم 1 خورشید، به 17.3% می­رسد که یکی از بالاترین بازدهی­ های موجود با تکنولوژی­ های امروزی است.