دانشکده مهندسی برق

جلسه دفاعیه از پایان نامه دکترا

396

چکیده

سلول‌های خورشیدی چندپیوندی شامل زیرسلول‌ها، روکش‌های ضدبازتاب و پیوند تونلی می‌باشند. به منظور بهینه‌سازی مشخصه‌های الکتریکی و نوری سلول‌ها، باید اجزای مختلف سلول‌ها بهینه‌سازی شده و ساختارهای جدیدی برای آن‌ها ارائه شود. در این رساله ابتدا با انتخاب GaAs به عنوان زیرسلول پایینی سلول‌های خورشیدی دوپیوندی، شکاف باند ایده‌آل سلول بالایی با استفاده از تئوری جامع حد تعادلی به‌دست آمده است. سپس ساختار ترکیبی Al_xGa_1-xAs/GaAs با کسر مولی x برابر با 45/0 به عنوان ترکیب بهینه عملی معرفی شده و ضخامت و میزان آلایش لایه‌های مختلف بهینه شده‌است. به منظور بهبود مشخصه‌های نوری سلول، ابتدا روکش‌های ضدبازتاب تک‌لایه و دولایه شبیه‌سازی شده و بهینه‌سازی‌های لازم انجام شده تا ایده‌آل‌ترین ساختار حاصل شود. در ادامه برای جلوگیری از پیچیدگی‌های طراحی روکش‌های ضدبازتاب سه‌لایه، ترکیب متقارن معکوسی از ضرایب شکست لایه‌های بالا و پایین به جای لایه میانی روکش پیشنهاد شده و ساختاری به منظور جایگزینی روکش‌های سه‌لایه ایده‌آل ارائه شده است که پس از بهینه‌سازی نمودار بازتابش کاملاً مشابهی در مقایسه با روکش سه‌لایه از خود نشان می‌دهد. هم‌چنین فرآیند بهینه‌سازی برای ساختار پیشنهادی به منظور ایجاد بازتابش بسیار پایین و کاملاً مسطح (ثابت) انجام شده‌است که در نهایت ساختاری به‌دست آمده‌است که در محدوده طول موجی وسیعی در حدود nm500 بازتابشی کم‌تر از 1% از خود نشان می‌دهد. بنابراین این روکش می‌تواند به نحو مطلوبی در سلول‌های خورشیدی چندپیوندی مورد استفاده قرار گیرد. به منظور بهبود عملکرد پیوندهای تونلی نیز ابتدا ساختار پیوند تونلی چندلایه‌ای پیشنهاد شده‌است که با پروفایل‌های توزیع مختلفی میزان ناخالصی لایه‌ها را افزایش می‌دهد. در نهایت پیوندی تونلی مبتنی بر ساختارهای کوانتومی پیشنهاد شده است که با آلایش دلتا افزایش قابل‌توجهی در زمینه نقطه بیشینه جریان تونل‌زنی از خود نشان می‌دهد. به طوری که پیوند تونلی ارائه شده قابلیت تحمل جریان بسیار بالایی را داراست که می‌تواند حتی با پیشرفت تکنولوژی‌های تمرکز نور در سلول‌های خورشیدی چندپیوندی مبتنی بر متمرکزکننده‌های آینده استفاده شود.

تاریخ دفاع:              سه شنبه   27/3/93                  ساعت:   10

   محل:     سالن ابن سینا دانشکده برق