تحلیل چندمعیاره انتخاب هندسه نانولوله گرافنی توخالی برای تماس جلویی سلول خورشیدی GaAs با لحاظ عملکرد نوری و پایداری عددی

انتخاب هندسه مناسب برای تماس جلویی نانوساختار در سلول خورشیدی GaAs فقط بر اساس بیشینه کردن جریان اتصال کوتاه نوری می تواند به انتخابی حساس و از نظر عددی نامطمئن منجر شود. در این مقاله، داده های منتشرشده غربال ارتفاع نانولوله گرافنی توخالی (HGN) با عرض ثابت ۴۰ نانومتر به عنوان داده مبنا در نظر گرفته شده و یک تحلیل ثانویه جدید بر پایه معیار پارتو و شاخص چندمعیاره ارائه می شود. دو معیار مستقل شامل Jsc,opt به عنوان شاخص سود نوری و بیشینه خطای بست توان به عنوان شاخص پایداری عددی نرمال سازی شده اند. سپس امتیاز ترکیبی با وزن α برای عملکرد نوری تعریف شده است. نتایج نشان می دهد که تنها ارتفاع های ۲۰ و ۳۰ نانومتر روی جبهه پارتو قرار می گیرند و هندسه های ۴۰، ۵۰ و ۶۰ نانومتر به طور هم زمان از نظر جریان یا خطای عددی ضعیف ترند. افزایش ارتفاع از ۲۰ به ۳۰ نانومتر فقط ۰.۰۱۷۸ درصد به Jsc,opt می افزاید، در حالی که خطای بست توان تقریبا ۴.۶۰ برابر می شود. نقطه تغییر تصمیم در α≈۰.۴۷۶ به دست می آید؛ بنابراین وقتی سهم پایداری عددی بیش از ۵۲.۴ درصد باشد، H=۲۰ nm انتخاب مقاوم تر است و هنگامی که بیشینه سازی عملکرد نوری اولویت بالاتری دارد، H=۳۰ nm برتری می یابد. این تحلیل نشان می دهد که گزارش یک «هندسه بهینه» بدون توجه به کیفیت بست توان می تواند گمراه کننده باشد و انتخاب HGN بهتر است به صورت مسئله چندمعیاره و همراه با گزارش عدم قطعیت عددی انجام شود.

کلیدواژه ها:

سلول خورشیدی GaAs ، نانولوله گرافنی توخالی ، تحلیل چندمعیاره ، جبهه پارتو ، FDTD ، خطای بست توان ، پایداری عددی.