بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ، شبیه سازی اپتیکی دو نوع سلول خورشیدی آلی متشکل از پلیمرهایpoly - 3-hexylthiophene - - P3HT - وpoly - N-vinylcarbazole - - PVK - مورد بررسی قرار گرفته است . به منظور شبیه سازی سیستم ،فرآیندهای اپتیکی شامل بازتاب و انعکاس میدان های الکتریکی در داخل لایه ها درنظر گرفته شد. برای تعیین مقدار جذب در لایه فعال سلول ، از فرمول بندی ماتریسی برای انتشار نور در سیستم هایلایه نازک استفاده شد.مقدار جذب در هرموقعیت از سلول برای طول موج های متفاوت تخمین زده شد و در نهایت جذب کل برای ناحیه طول موجی300-800nm محاسبه شد.
واژههای کلیدی: فرآیند اپتیکی-لایه فعال-مقدار جذب
مقدمه
با شبیه سازی فرآیندهای اپتیکی در سلول خورشیدی می توان فهم عمیقتری از مکانیسم کار سلول بدست آورد. .[1] بدین منظور به دست آوردن پروفایل جذب در لایه های متفاوت سلول از اهمیت ویژه ای برخوردار است.[2] شبیه سازی و محاسبات کامپیوتری این امکان را برای ما فراهم می کند تا در مدت کوتاهی با کامپیوتر ،سلول هایی با هندسه متفاوت را طراحی کنیم[3]
. ضخامت و توابع دی الکتریک لایه ها ، ورودی های برنامه و پروفایل جذب برای طول موج های متفاوت خروجی برنامه می باشد. همچنین می توان جذب کل را براییک ناحیه طول موجی محاسبه کرد. ضخامت فیلم های پلیمری معمولادر حد نانومتر در نظر گرفته می شود.با توجه به تعریف ماده فعال که به مکانی از سلول که جذب مفید در آنجا اتفاق می افتد اختصاص دارد، توجه به افزایش امکان جذب در این ناحیه مسئله ای مورد بررسی است.در این بررسی شبیه سازی براساس اپتیک خطی انجام شده است
. لایه های سلول مسطح و همگن فرض شده اند. سلول خورشیدی آلی تک لایه با ساختار Al/polymer/ITO در نظر گرفته شده است.ثوابت اپتیکیP3HT و Al که از اسپکتروسکپی الیپسومتری بدست آمئه است به ترتیب از مراجع [4]و[5] استخراج شد. برای ثوابت اپتیکیPVK و ITO از مراجع [6] و [7] استفاده کردیم.
اصول کار
برای شبیه سازی سلول ، آن را به صورت لایه هایی از فیلم نازک در نظر گرفته و مطابق شکل 1 شماره گذاری می کنیم. 0 برای زیرلایه شیشه ، 1 برایITO ، 2 برای پلیمر - ماده فعال - ، و 3 برای آلومینیوم. تابش نور از طرف شیشه فرض می شود که به صورت عمودی وارد سلول می شود.محاسبات تئوری مربوط به اپتیک سیستم هایلایه نازک به طور مشروح در مرجع [8] توضیح داده شده است. میدان الکتریکی در هر لایه از مجموع میدان های انتشار یافته درجهت مثبت و منفی بدست میآید:
شکل : 1 پیکربندی سلول تک لایه پلیمری
میدان الکتریکی با عبور از یک لایه به لایه دیگر و یا عبور در طول لایه دچار تغییر می شود.اگر دونقطه در ابتدا و انتهایلایه باشند ، ماتریس انتقال لایه ، و اگر دو نقطه در دوطرف سطح مشترک دولایه باشند ،ماتریس انتقال فصل مشترک را داریم : [8]
بعد از محاسبه ماتریس های انتقال برای هرلایه ، میدان الکتریکی برایلایه j به صورت زیر محاسبه می شود:[8]
