افزایش جذب نور در سلول های خورشیدی CIGS با نانوساختارهای پلاسمونیکی نقره جهت افزایش راندمان

در سال­های اخیر، مشکلات زیست­ محیطی در مقیاس جهانی به­ صورت جدی افزایش پیدا کرده است. برای غلبه بر این مشکلات سلول­های خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی پاک و عاری از آلودگی، اهمیت پیدا کرده­اند. با توجه به استفاده روزافزون از انرژی­های تجدیدپذیر، استفاده از سلول­های خورشیدی جهت تامین انرژی رو به گسترش است. این سلول­ها، نور خورشید را به­طور مستقیم توسط اثر فتوولتائیک به الکتریسیته تبدیل می­ کنند. تحقیق و توسعه در مورد انرژی فتوولتائی، عموما در دو زمینه کاهش هزینه ­ها و افزایش بازده صورت می­ گیرد.  بازده سلول­های خورشیدی لایه نازک را می ­توان با جفت کردن سلول­های خورشیدی با نانوذرات پلاسمونیک۱ به­ طور قابل توجهی افزایش داد. در این مقاله، از طریق شبیه ­سازی­های دقیق، آثار مربوط به شکل و اندازه نانوذرات را در بهبود بازده سلول­های خورشیدی مس_ایندیم_گالیم_سلنیوم۲ (CIGS) مورد بررسی قرار گرفته و دو شکل متفاوت، شامل کره و استوانه مورد مطالعه قرار گرفته ­اند. نشان داده شد که نانوذرات استوانه­ای نقره با قطر ۵۰ نانومتر، ارتفاع ۱۲۵ نانومتر و پریود آرایه ۲۱۵ نانومتر بیشترین افزایش را در جذب اپتیکی و تولید جریان الکتریکی ایجاد نموده اند. نتیجه به­ دست آمده در این مقاله از طریق آنالیز اپتیکی و الکتریکی و همچنین مطالعه ­ی تصویر میدان نزدیک حاصل شده است.

کلیدواژه ها:

پلاسمونیک ، سلول خورشیدی CIGS ، شکل نانوذرات ، نانوذرات نقره ، FDTD