مقاله حاضر بر توسعه سلول های خورشیدی منسوج پروسکایتی با قابلیت انعطاف پذیری مکانیکی، ساخت در دمای پایین و مقرون به صرفه بودن متمرکز شده است. پلی اتیلن ترفتالات در مقایسه با سایر بسترهای شفاف مانند پلی اتیلن نفتالات به عنوان یک بستر انتخابی مورد توجه قرار گرفته است؛ زیرا نه تنها از نظر شیمیایی پایدار است، بلکه بسیار ارزان تر بوده، که عامل مهمی برای توسعه فناوری فتوولتائیک است. در این تحقیق برای نخستین بار اسپیرو با نانوذرات CZTS به عنوان یک ماده انتقال دهنده حفره غیرآلی در سلول های انعطاف پذیر مبتنی بر لایه انتقال دهنده الکترون اکسید قلع جایگزین گردید. بهینه سازی غلظت نانوذرات CZTS در حلال ایزوپروپانول منجر به بالاترین بازده تبدیل انرژی 4/2% با ولتاژ مدار باز V 0/87، جریان اتصال کوتاه mA/cm2 1/9 و فاکتور پرکنندگی ب1/30% برای غلظت mg/mL 15 و اندازه ذرات 10 نانومتر گردید. عملکرد فتوولتائیکی بهتر این سلول ها مربوط به استخراج کارآمدتر حفره و کاهش بازترکیبی حامل های بار می باشد، که در نتیجه منجر به ایجاد مقاومت انتقال بار کم تر در مقایسه با غلظت های دیگر می گردد. در نهایت، سلول های انعطاف پذیر حاصل با موفقیت بر روی منسوج تعبیه گردید که نشان دهنده قابلیت آن ها برای یکپارچه سازی با تجهیزات الکترونیک هوشمند قابل حمل و پوشش خواهد بود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

سلول خورشیدی پروسکایت جدیدترین نماینده نسل پیشرو در حوزه صنعت فتوولتائیک است. هدف اصلی پژوهش حاضر مدل سازی عملکرد سلول خورشیدی پروسکایت لیفی مستقیم با استفاده از مدل رانش-نفوذ کلاسیک شامل معادله های پواسون و پیوستگی به صورت عددی با روش حجم محدود است. نتایج حاصل از شبیه سازی آن با نتایج تجربی یکی از کارهای اخیر اعتبار سنجی می شوند و ویژگی های فتوولتائیک آن ارزیابی می شوند. نتایج بهینه سازی لایه جاذب ماده پروسکایت نشان داد که کاهش ضریب بازترکیب تابشی منجر به افزایش ولتاژ مدار باز می شود. علاوه بر این استنباط می شود که کاهش سطح مقطع گیرانداختن تله ای، چگالی کلی نقص و سرعت ولتاژ حرارتی بازترکیب شاکلی-رید-هال باعث افزایش جریان اتصال کوتاه می شود. هم چنین نشان داده می شود که کاهش ضریب بازترکیب اوژه باعث افزایش فاکتور پرشدگی می شود. ویژگی های الکتریکی سلول خورشیدی پروسکایت لیفی پس از بهینه سازی شامل جریان اتصال کوتاه 2mA/cm 188/15، ولتاژ مدار باز V 185/1، فاکتور پرشدگی 198/76% و بازده تبدیل توان 715/13% می باشد که نسبت به کار تجربی معادل آن افزایش بازده را نشان می دهد..

یکی از اصلی ترین چالش ها در برقراری ارتباط با سامانه های متحرک ارتباطی بی سیم در مناطق صعب العبور و مکانهای دورافتاده، استفاده از منبع انرژی مناسب برای برقراری ارتباط می باشد و این امر در ماموریت های طولانی مدت، دارای اهمیت خاصی است. در این پژوهش استفاده از سلول های خورشیدی مبتنی بر لایه های پروسکایتی بر بهبود عملکرد و بازده سلول خورشیدی در شارژر خورشیدی سامانه های ارتباطی متحرک بی سیم برای مناطق دورافتاده مورد بررسی قرار می گیرد. در این پژوهش ملاحظه گردید که خواص اپتیکی حاکی از ضریب جذب بالای این نمونه ها از مرتبه 1-cm 104 می باشد و مقادیر انرژی گاف نواری نمونه‏ها، با افزایش ضخامت لایه پروسکایتی، روند کاهشی نشان می دهد. مشخصه یابی I-V برای سلول‏های خورشیدی مورد مطالعه، نشان داد که با افزایش ضخامت لایه های پروسکایتی، بازده سلول ها افزایش می یابد. سلول های ساخته شده از پایداری بالایی نیز برخوردار بودند و می توان از آنها در نقاط دورافتاده و مناطق کوهستانی برای شارژ مناسب سامانه‏های ارتباطی متحرک بی سیم بهره برد.

یکی از اصلی ترین چالش ها در برقراری ارتباط با سامانه های متحرک ارتباطی بی سیم در مناطق صعب العبور و مکانهای دورافتاده، استفاده از منبع انرژی مناسب برای برقراری ارتباط می باشد و این امر در ماموریت های طولانی مدت، دارای اهمیت خاصی است. در این پژوهش استفاده از سلول های خورشیدی مبتنی بر لایه های پروسکایتی بر بهبود عملکرد و بازده سلول خورشیدی در شارژر خورشیدی سامانه های ارتباطی متحرک بی سیم برای مناطق دورافتاده مورد بررسی قرار می گیرد. در این پژوهش ملاحظه گردید که خواص اپتیکی حاکی از ضریب جذب بالای این نمونه ها از مرتبه 1-cm 104 می باشد و مقادیر انرژی گاف نواری نمونه ها، با افزایش ضخامت لایه پروسکایتی، روند کاهشی نشان می دهد. مشخصه یابی I-V برای سلول های خورشیدی مورد مطالعه، نشان داد که با افزایش ضخامت لایه های پروسکایتی، بازده سلول ها افزایش می یابد. سلول های ساخته شده از پایداری بالایی نیز برخوردار بودند و می توان از آنها در نقاط دورافتاده و مناطق کوهستانی برای شارژ مناسب سامانه های ارتباطی متحرک بی سیم بهره برد.

به منظور افزایش بهره سلول های خورشیدی لایه نازک، روش هایی برای طراحی مناسب نانوساختارهای پلاسمونیکی و دی الکتریک در سلول پیشنهاد و بررسی می کنیم که امکان برانگیختگی تعداد قابل توجهی از مدهای مختلف اپتیکی و در نتیجه افزایش احتمال جذب فوتون توسط سلول را فراهم می کنند. با بهره گیری از تکنیک محاسباتی تفاضل متناهی در حوزه زمان (FDTD)، برهمکنش نور با ساختارهای پیشنهادی را مدلسازی و چگونگی تنظیم مدهای اپتیکی با تغییر پارامترهای سلول را مورد بررسی قرار می دهیم. نشان می دهیم که با قرار دادن توری شبه تناوبی یک بعدی از نانومیله های پلاسمونیکی و دی الکتریک، به ترتیب، در انتها و بر روی سلول، می توان تمام مدهای اپتیکی مورد نظر را به صورت کنترل شده برانگیخته کرد.