بررسی تاثیر استفاده از خواص پلاسمونی نانو ذرات نقره در افزایش جذب نور سلول خورشیدی لایه نازک با شبیه سازی سه بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 موسسه غیرانتفاعی هاتف زاهدان

2 گروه مهندسی برق، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 دانشگاه سیستان و بلوچستان، دکتری الکترونیک

چکیده

< p>در این مقاله به بررسی و شبیه‌سازی سلول خورشیدی سیلیکونی لایه نازک شامل نانوساختارهای فلزی با هدف بهبود عملکرد و جذب نور سلول پرداخته شده است. ابتدا سلول خورشیدی مسطح مطالعه شد و نمودار طیف جذب نور برای آن به دست آمد. سپس نانوذرات کروی و نانوساختارهای فلزی از جنس فلز نقره به صورت جاسازی شده در لایه جاذب سلول قرار داده شد. نتایج نشان می‌دهد که حضور نانوساختارها موجب متمرکز کردن نور برخوردی در سلول‌های خورشیدی طراحی شده، می‌شود. در این حالت تشدید‌های نوری بر اثر برهمکنش نور ورودی با نانو ساختارهای فلزی افزایش می‌یابد و باعث حرکت نور در سطح مشترک فلز و نیمه‌رسانا می‌شود که همان پدیده پلاسمون پلاریتون موضعی است. نتایج شبیه‌سازی که با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه زمان به صورت سه بعدی انجام شده، بازده را تقریبا 35 درصد، Jscسلول خورشیدی را به مقدار mA/cm2 2/36 و ضریب انباشت را 6/42 % نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Using Plasmonic Properties of Silver Nano-Particle on Increasing the Absorption of Thin-Film Solar Cells with 3D Simulation

نویسندگان [English]

  • atiyeh mehrgan 1
  • Mohammad Reza Rakhshani 2
  • Mohammad Ali Mansouri-Birjandi 3
1 hatef institution
2 Faculty of Electrical Engineering, University of Zabol, Zabol, Iran
3 University of Sistan and Baluchestan
چکیده [English]

< p >In this paper, a thin layer silicon solar cell device including metallic nanostructures is designed and studied to improving the performance and absorption of cellular light. First, a flat solar cell structure was studied and a light absorption spectrum was obtained for it. Then spherical nanoparticles and metallic silver nanostructures were embedded in the absorbent layer of the solar cell. The results show that the presence of nanostructures causes the collision of light in the designed solar cells to be concentrated. In this case, optical resonance increases due to the interaction of light input with metal nanoscale structures and causes light to propagate on a common metal and semiconducting surface, which is the same phenomenon of localized polariton plasmon. Simulation results that done with three dimensional finite difference time domain (FDTD) method, show a cellular efficiency of about 35%, Jsc is approximately 36.2 mA/cm2 and fill factor is about 42.6%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plasmonic
  • Light absorption
  • Thin-film Solar cell
  • silver nanostructures