طراحی نانوسطح پلاسمونیک اکسید گرافن نانونوار گرافن برای افزایش جذب نور در سلول خورشیدی لایه نازک سیلیکونی

در این تحقیق یک سطح جاذب نور متشکل از پشته ای از ۶ لایه گرافن به ضخامت ۶ نانومتر، اکسید گرافن به ضخامت ۱۰ نانومتر و نانونوارهای گرافن به ابعاد ۵۰ نانومتر × ۸۰ نانومتر برای افزایش جذب نور سلول لایه نازک سیلیکونی به ضخامت ۶۰۰ نانومتر پیشنهاد شده است. پشته گرافن به عنوان اکسید رسانای شفاف و نانوساختار اکسید گرافن نانونوار گرافن به عنوان دی الکتریک فلز در نظر گرفته شده است. یک لایه آلومینیوم به ضخامت ۱۰۰ نانومتر به عنوان اتصال پشتی سلول در نظر گرفته شده است. ویژگی های الکتریکی نانوساختارهای گرافنی بر اساس مدل ریاضی کوبو به دست می آیند زیرا در این مدل امکان تنظیم سطح انرژی فرمی لایه گرافن وجود دارد. سطح انرژی فرمی لایه گرافن در فرمول کوبو برابر با ۲.۲ الکترون ولت منظور گردیده است. در مقایسه با سلول خورشیدی لایه نازک سیلیکونی سنتی که از سه لایه اکسید ایندیم تین سیلیکون نقره تشکیل می شود سلول پیشنهادی در دو محدوده طول موجی ۳۰۰ الی ۴۰۰ نانومتر و ۶۲۰ الی ۹۰۰ نانومتر افزایش جذب نور قابل توجهی از خود نشان می دهد. مکانیزم انتقال الکترون داغ در محدوده نزدیک به فرابنفش و تولید پلاسمون پلاریتون سطحی در نانوساختار اکسید گرافن نانونوار گرافن در محدوده نزدیک به فروسرخ عامل افزایش جذب نور می باشند. شبیه سازی سلول پیشنهادی و سلول مرجع به روش تفاضل محدود حوزه (زمان) انجام گردیده است. بهبود چگالی جریان نوری معادل با ۲۷، بهبود چگالی جریان الکتریکی معادل با ۱۷ و بهبود بازده تبدیل معادل با ۱۸ گزارش گردیده است.

کلیدواژه ها:

گرافن ، پلاسمون پلاریتون سطحی ، سلول خورشیدی لایه نازک ، سیلیکون