افزایش بهره سلول های خورشیدی با استفاده از بلور فوتونیک
چکیده
سوخت های فسیلی به دلیل محدود بودن روزی به پایان می رسند و استفاده از آنها باعث آلودگی های زیست محیطی و گرم شدن کره زمین می شود، از این رو تمایل به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و ارزان روبه فزونی است. در این میان انرژی خورشید یکی از مهم ترین منابع انرژی جایگزین است. سلول های خورشیدی با استفاده از اثر فوتوولتایی، انرژی نورانی خورشید را جذب و مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. بازده سلول های خورشیدی متداول در بازار که از سیلسیم ویفری ساخته شده اند، در محدوده 20 درصد می باشد یعنی 20 درصد از کل انرژی خورشیدی رسیده به سطح آن به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. عوامل متعددی در این اتلاف انرژی دخالت دارند. از مهم ترین آنها می توان به انعکاس و خروج نور از سطح سلول خورشیدی اشاره کرد. با استفاده از یک لایه شفاف با ضخامت و ضریب شکست مناسب بر روی سطح بالایی سلول خورشیدی به عنوان پوشش، می توان میزان انعکاس را در طول موج های خاصی کاهش داد که به آن لایه ضد انعکاس گفته می شود. از آنجا که ضریب جذب سیلسیم برای نور با طول موج های بلند کم است، باید چندین بار از درون لایه سیلسیم عبور کنند تا جذب گردند. تقریباً 30 درصد انرژی خورشیدی قابل بهره-برداری در این نوع سلول ها، در این محدوده قرار دارد. بنابراین طرحی برای به دام اندازی این ناحیه از انرژی خورشیدی، بسیار مفید خواهد بود. امروزه استفاده از بلورهای فوتونیک درون سلول خورشیدی به منظور پراکندگی نور تحت زوایای مایل و افزایش طول مسیری که نور درون سلول خورشیدی می پیماید، مورد بررسی و در حال تحقیق است. بلورهای فوتونیک دارای ساختار متناوب از مواد در اندازه نانو هستند و طراحی شده اند تا حرکت فوتون ها را درون ماده تحت تأثیر قرار دهند. مانند کاری که بلورهای نیم رسانا با الکترون ها انجام می دهند. ما در این کار به بررسی اثر لایه ضد انعکاس بر میزان انعکاس از سطح سلول پرداخته، سپس چندین نوع بلور فوتونیک یک بعدی را مورد استفاده قرار داده و اثر آن را بر میزان جذب درون سلول خورشیدی و در نتیجه بر بهره سلول خورشیدی بررسی می کنیم.