شبیه سازی عددی سلول خورشیدی مبتنی بر نانو نوار گرافن

شرح مختصر :

دانشجویان و کاربران گرامی محتوای این فایل بهتریــن و جامعتریــن مقاله شبیه ­سازی عددی سلول خورشیدی مبتنی بر نانو نوار گرافن با استفاده از روش تابع گرین غیرتعادلی(NEGF) می‌باشد که در قالب فایل WORD (قابل ویرایش و آماده پرینت) و در 81 صفحه بصورت زیبا و منظم تهیه و تنظیم شده است. جهت خرید و دانلود فایل از لینک پرداخــت آنلایــن پایین صفحه اقدام نمایید.

فصل 1- مقدمه :

1-1- پیشگفتار

انرژی خورشیدی منحصر به‌ فردترین منبع انرژی تجدید پذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد. این انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می­تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد. به طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشید در حدود 3.8e23 کیلووات در ثانیه می‌باشد. ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایرانو پراکندگی روستاهای کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهم­ترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد.

شبیه ­سازی عددی سلول خورشیدی مبتنی بر نانو نوار گرافن

استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل­های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد.

با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳.۵کیلو وات ساعت در متر مربع باشد استفاده از مدل­های انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است. این در حالی است که در بسیاری قسمت­های ایران، انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸کیلووات ساعتبر مترمربع اندازه­گیری شده است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴.۵کیلو واتساعت بر مترمربع است.

فهرست مطالب :

فهرست جدول‌ ها‌

فهرست شکل‌‌ ها‌

فصل 1- مقدمه 1

1-1- پیشگفتار 1

1-2-تاریخچهی سلولهای خورشیدی 1

1-3-انواع سلولهای خورشیدی 2

1-3-1-نسل اوّل سلول های خورشیدی (سلول های کریستالی سیلیکون) 2

1-3-1-1-فرآیند رشد کریستال های نیمه هادی ها 2

1-3-1-2-سلول های خورشیدی کریستالی سیلیکونی 4

1-3-2-نسل دوم سلول های خورشیدی (سلول های لایه نازک) 4

1-3-2-1-سلول های خورشیدی لایه نازک سیلیکون 5

1-3-2-2-سلول های خورشیدی لایه نازک کلکوپریت 5

1-3-2-3-سلول های خورشیدی لایه نازک کادمیم تلوراید 6

1-3-2-4-سلول های خورشیدی لایه نازک ارگانیک 7

1-3-3-نسل سوم سلول های خورشیدی 8

1-3-3-1-سلول های خورشیدی با پیوند چندگانه 9

1-3-3-2-سلول های خورشیدی با طیف های ورودی چندگانه 12

1-3-3-2-1-سلول ترموفوتوولتی 12

1-3-3-2-2-سلول ترموفوتونی 12

1-3-3-3-سلول های خورشیدی با مسیرهای جذب چندگانه 13

1-3-3-4-سلول های خورشیدی با سطوح انرژی چندگانه 14

1-3-3-5-سلول های خورشیدی با دماهای چندگانه 14

1-3-4-سلول های خورشیدی نانوساختار 15

1-3-5-استفاده از نانوسیم ها در سلول های خورشیدی 15

1-3-5-1-معرفی نانوسیم 15

1-3-5-2-ویژگی های الکتریکی و نوری نانوسیم 16

1-3-5-3-سلول های خورشیدی مبتنی بر نانوسیم 17

1-3-6-استفاده از نانولوله در سلول های خورشیدی 20

1-3-6-1-معرفی نانولوله 20

1-3-6-2-ویژگی های الکتریکی و نوری نانولوله ها 21

1-3-6-3-سلول های خورشیدی مبتنی بر نانولوله 22

1-4-استفاده از گرافن در سلول های خورشیدی 25

1-5-ساختار پایاننامه 25

فصل 2- گرافن: ویژگی ها، کاربردها و روش های ساخت 26

2-1-مقدمه 26

2-2-ویژگی های گرافن 26

2-2-1-ساختار اتمی گرافن 26

2-2-2-ویژگی های الکتریکی والکترونیکی گرافن 27

2-2-2-1-کریستال دو بعدی 27

2-2-2-2-ساختار نواری مخروطی 27

2-2-2-3-روش های ویژه جهت ایجاد گاف انرژی 29

2-2-2-4-وابستگی جرم سیکلوترون به جذر چگالی حامل 29

2-2-2-5-حامل های بار بدون جرم (فرمیونهای دیراک) 30

2-2-2-6-حداقل رسانایی غیر صفر 31

2-2-2-7-ترابرد بالیستیک 31

2-2-2-8-اثر هال کوانتومی غیر معمول و پدیده ی فاز بری 33

2-2-2-9-اثر میدان آمبایپلار (آلایش الکتروستاتیک) 33

2-2-3-ویژگی های نوری گرافن 34

2-3-روش های ساخت گرافن 35

2-4- نانو نوارهای گرافن 36

فصل 3- روش تابع گرین غیرتعادلی و کاربرد آن در شبیه سازی ادوات نیمه هادی 39

3-1-مقدمه 39

3-2-مفهوم ریاضی تابع گرین 39

3-3-روش تابع گرین غیرتعادلی 41 (NEGF) 

3-3-1-مفاهیم مقدماتی 41

3-3-2-استفاده از NEGF برای شبیه سازی ترابرد بالیستیک(بدون تلفات) 44

3-3-3-استفاده از روش NEGF در شبیه سازی ترابرد غیر بالیستیک(تلفاتی) 46

3-3-3-1-درهمکنش الکترون- الکترون 46

3-3-3-2-درهمکنش های الکترون- فونون و الکترون-فوتون 47

3-3-4-پایه های نمایش در روش NEGF (فضای واقعی و فضای مود) 49

فصل 4_ روش شبیه سازی 50

4-1- مقدمه 50

4-2- فلوچارت کامل شبیه سازی 50

4-3- تشکیل همیلتونین 52

4-3-1- همیلتونین در فضای حقیقی 53

4-3-2- تبدیل همیلتونین به نمایش در فضای مود 54

4-4- خود-انرژی ناشی از اتصالات 57

4-5- خود-انرژی ناشی از درهمکنش الکترون- فوتون 58

4-6- چالش های محاسباتی در شبیه سازی عددی 59

4-7- راه حل های ممکن جهت عبور از چالش های محاسباتی 60

فصل 5_ نتایج شبیه سازی 61

5-1-مقدمه 61

5-2-نتایج شبیه سازی 61

فصل 6_ پیشنهادات 64

6-1 بررسی و مطالعه ی دقیق بر روی راه حل های شبیه سازی عددی سلول های خورشیدی نانوساختار با استفاده از روش NEGF و بهره بردن از تکنیک های تسریع محاسبات از جمله برنامه نویسی موازی به منظور دست یابی به نتایج قابل قبول علمی 64

6-2 شبیه سازی سلول خورشیدی مبتنی بر گرافن با استفاده از ساختار ابر-شبکه (به روشه ای مختلف) 64

6-3 طراحی مدل جدیدی از IB-QD-SC با استفاده از ساختار ابر شبکه ی گرافن 64

6-4 شبیه سازی سلول های خورشیدی و آشکارسازهای نوری پلاسمونیک با استفاده از گرافن و طلا 64 (با کمک Comsol)

6-5 طراحی سلول خورشیدی با جذب نور بسیار بالا به وسیله ی گرافن چند لایه به همراه لایه های میانی شفاف 64 (مثلا H-BN)

فهرست مراجع 65

فهرست جدول‌ ها :

جدول ‏1‑1- بازده سلول های خورشیدی با 1 تا 4 پیوند به ازای Egهای مختلف 11

جدول ‏1‑2- کاربرد نانولوله های کربن در سلول های خورشیدی 22

جدول ‏2‑1- موبیلیتی در نمونه های مختلف گرافن 31

فهرست شکل‌‌ ها :

شکل ‏1‑1- نمونه ای از یک سلول خورشیدی لایه نازک 4

شکل ‏1‑2- سلول خورشیدی لایه نازک سیلیکون با چند پیوند 5

شکل ‏1‑3- ساختار متداول یک سلول خورشیدی CuInSe 26

شکل ‏1‑4- ساختار مرسوم سلول خورشیدی لایه نازک CdTe7

شکل ‏1‑5- تقسیم طیف خورشید به سه ناحیه ی مختلف برای جذب توسط سلول خورشیدی با سه پیوند پشته ای 10

شکل ‏1‑6- نمودار بازده بر حسب گاف انرژی برای الف.سلول تک پیوند ب. سلول دو- پیوند و ج. سلول سه- پیوند سری در حالت ایده آل 11

شکل ‏1‑7- نمایش مفهومی سلول ترموفوتوولتی 12 (TPV)

شکل ‏1‑8- نمایش مفهومی سلول ترموفوتونی 13 (TPX)

شکل ‏1‑9- فرآیندهای جذب جدید 13

شکل ‏1‑10- نمایش مفهومی سلول های خورشیدی MEL، الف.باند میانی ب. چاه کوانتومی 14

شکل ‏1‑11- نمایش مفهومی یک سلول خورشیدی با حامل داغ 15

شکل ‏1‑12- نانوسیم های با پیوند شعاعی و محوری(به ترتیب) 18

شکل ‏1‑13- انواع کاربرد نانوستون ها در سلول های خورشیدی 19

شکل ‏1‑14- مقادیر ISC،VOC و بازده( به ترتیب از چپ به راست) سلول خورشیدی مبتنی بر نانوسیم بر حسب غلظت آلایش 20

شکل ‏1‑15- ساختار نواری نانولوله کربن؛ الف) نیمه هادی(0و10)و ب) فلز(5و5) 21

شکل ‏2‑1- ساختار نواری گرافن در نزدیکی نقاط دیراک 28

شکل ‏2‑2- وابستگی جرم سیکلوترون به چگالی حامل در گرافن[53].مقادیر مثبت و منفی n به ترتیب به چگالی الکترون و حفره اشاره دارند. 30

شکل ‏2‑3- مسیر آزاد میانگین(الف) و موبیلیتی حاملها(ب) در یک نمونه گرافن معلق، قبل(آبی) و بعد(قرمز) از بازپخت؛ و مقایسه ی آن با حالت بالیستیک(خط چین)[56] 32

شکل ‏2‑4- اثر میدان آمبایپلار در گرافن 33

شکل ‏2‑5- استفاده از اثر میدان آمبایپلار در یک آشکار ساز pin 34

شکل ‏2‑6- نانونوارهای آرمچر(الف) و زیگزاگ(ب) 37

شکل ‏2‑7- وابستگی عرض نانونوارهای آرمچر به عرض 37

شکل ‏4‑1- فلوچارت کلی شبیه سازی 51

شکل ‏4‑2- فلوچارت روش NEGF (با جزییات) 52

شکل ‏4‑3- سلول یکه و پارامترهای مورد نیاز A-GNR نمونه برای استفاده در مدل تنگ-بست 53

شکل ‏4‑4- ارتباط میان نمایش در فضای حقیقی و فضای مود[73] 55

شکل ‏4‑5- نمایش اثر اتصالات بر کانال در نمایش های فضای حقیقی و مود[73] 58

شکل ‏5‑1- پروفایل پتانسیل در حالت تاریکی 62

شکل ‏5‑2- منحنی جریان – ولتاژ در دو حالت : بدون تابش(آبی) و با وجود تابش نور (قرمز) 62

شکل ‏5‑3- منحنی توان سلول خورشیدی و تطابق آن با منحنی جریان-ولتاژ 62

شکل ‏5‑4- مشخصه های مهم سلول خورشیدی شبیه سازی شده

✔ نکات مهم : پس از پرداخت وجه لینک دانلود به شما نمایش داده میشود و برای اطمینان بیشتر یک لینک دانلود دیگر به ایمیل شما ارسال میگردد.

با 50% تخفیف ویژه

40,000 تومان

20,000 تومان

جهت خرید و دانلود فایل بر روی پرداخت آنلاین کلیک نمایید