Light Absorption in Thin Film Solar Cells using Plasmonic Nanostructures
| العنوان بلغة أخرى: |
امتصاص الضوء في الخلايات الشمسية الرقيقة بإستخدام تقنية النانوبلازمون |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | Al Shidhani, Ahmed bin Nasser (Author) |
| مؤلفين آخرين: | Souier, Mohammed Tewfik (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2017
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 53 |
| رقم MD: | 946855 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة ماجستير |
| الجامعة: | جامعة السلطان قابوس |
| الكلية: | كلية العلوم |
| الدولة: | عمان |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
17
| المستخلص: |
تعتبر تكنولوجيا الأغشية الرقيقة المصنوعة من السليكون عاملا أساسيا في مواجهة الحاجة المتزايدة للطاقة في العالم. يسمح السيليكون ذو السمك الصغير بزيادة الإنتاج الصناعي واستخدام كمية قليلة من المادة مما يؤدي إلى فتح أبوابا لزيادة حجم إنتاج خلايا شمسية قليلة الكلفة. إن هذه الأغشية الرقيقة التي تصنع من السليكون غير المتبلور (a-Si) تعاني ضعفا في امتصاص الضوء ذو الطول الموجي العالي التي تحتاج إلى طول امتصاص أكبر بكثير من سمك طبقة الامتصاص النشطة، لذلك فإن كفاءتها تكون أقل من كفاءة خلايا السيليكون الشمسية التقليدية. إن نماذج حصر الضوء باستعمال ما يعرف بـ البلازمونات السطحية (SPs) وتوظيف هندسة النانو (nanostructures) (بالإضافة إلى إثارة نمط الموجة الموجهة) يمكن أن تحيد الضوء ذو الطول الموجي العالي بقوة وتزيد طول مسارها الضوئي، مما يؤدي إلى تحسين الامتصاص في الطبقة النشطة. البلازمونات السطحية (SPs) هي ظاهرة ضوء محتث تنتج مجال كهرومغناطيسي (EM) محسن ومركز في السطح البيني المناسب بين مادة عازلة ومادة فلزية (أو مادة عازلة عالية التطعيم). إن الإلكترونات الحرة في الفلزات (أو في المواد العازلة عالية التطعيم) يمكن أن تتفاعل بقوة مع الضوء الساقط لتكوين ما يعرف بـ بولاريتونات البلازمونات السطحية (SPPs). تنحصر هذه الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة ضمن أبعاد أطوال موجية فرعية ويمكنها أن تنتقل عبر السطح البيني للمواد. وللاستفادة من كفاءة انتشار هذه البولاريتونات، يجب أن تحسن طول انتشارها القصير نسبيا. لذلك فإن البلازمونات السطحية تحتاج أن تثار بصريا باستخدام طريقة مشبك الحيود. في هذا البحث، تمت دراسة كلا من مشبك الحيود السفلي والعلوي في نماذج الخلايا الشمسية باستعمال برنامج المحاكاة التجاري COMSOL Multiphysics®. الهدف من هذه الأطروحة هو التحقق من أسلوب هندسي مبتكر يجمع بين مشبك الحيود السفلي والعلوي للتوصل إلى تحسين الامتصاص في الأغشية الشمسية الرقيقة. النموذج المقترح عبارة عن طبقة نشطة من السيليكون غير المتبلور (a-Si) مرتبط بمشبك حيود مع طبقة ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) العلوية، وبمشبك حيود أخر مع طبقة نيتريد التيتانيوم (TiN) السفلية. أجرت الدراسة تجارب محاكاة رقمية بحساب الزيادة في التيار الناشئ من الخلية لأجل استنتاج المتغيرات الهندسية المثلى للنموذج المقترح. أظهر نموذج المشبك المزدوج زيادة في الامتصاص بمقدار 3.4 مرة مقارنة مع نفس النموذج بدون المشابك على مدى واسع من الطول الموجي للضوء الساقط. هذا يؤدي مباشرة إلى تحسين في قيمة كثافة التيار بمقدار 1.34 مرة مقارنة بالنموذج الأصلي. كما أشارت هذه الدراسة أيضا أن تحسين الامتصاص في مثل هذه الأساليب الهندسية لا يتأثر كثيرا بزاوية سقوط الضوء. دراسة نماذج رقمية معمقة على تصميمات مختلفة من المواد وشكل المشبك، قد تؤدي إلى تحقيق كفاءة أفضل مع تقليل كلفة نماذج الخلايا الشمسية. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Cds-CuxS Single Crystal and Thin Film Solar Cells
بواسطة: Al Dhafitri, Abd Allah M. منشور: (1988) -
Enhancement of Thermoluminescence Response of thin Films Used in Solar Cells
بواسطة: Shuga Aldeen, Thana Mohammed Abd Alaziz منشور: (2002) -
Fabrication of p-Si / ZnO Thin Films Solar Cell by CVD at Different Substrate Temperatures
بواسطة: Najim, Suha Abdullah منشور: (2019) -
Enhancement of Dye Solar Cell Efficiency by Using Doped Nanostructure Fe2O3 Thin Film
بواسطة: حسن، أبو بكر محمود حامد منشور: (2020) -
ELECTRIC FIELD ASSISTED CRYSTALLIZATION OF AMORPHOUS SILICON THIN FILMS FOR SOLAR CELLS APPLICATIONS
بواسطة: حماشا، إيناس محمود منشور: (2008)
