بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این تحقیق روش های بهبود عملکرد سلول های خور شیدی هیبریدی می با شد . این تحقیق از نظر روش جزو تحقیقات مروری می با شد که با توجه به پی شینه تحقیقات قبلی صورت گرفته و همچنین مطالعات کتابخانه ب صورت پس رویدادی سعی در روش های بهبود عملکرد سلول های خور شیدی هیبریدی دارد. جامعه آماری این تحقیق کلیه منابع و کتب و مقالات در رابطه با هدف تحقیق که در دسترس نگارنده است می باشد همچنین روش تجزیه و تحلیل نیز کتابخانه ای و بصورت تحلیل پس رویدادی مو ضوع تحقیق ا ست. از بین انواع سلولهای خور شیدی، سلولهای خور شیدی آلی به دلیل مزایایی هم چون انعطاف پذیری ،ارزان بودن و... توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. از مهمترین اجزا سلولهای خور شیدی آلی مواد دهنده و گیرنده آن ا ست که از مهمترین مواد دهنده می توان به پلیمرهای هادی چون - MEH-PPV - و از مواد گیرنده به م شتقات فولرن ا شاره کرد. از بین رو شهای متفاوت ات صالات در سلولهای خور شیدی روش ات صالات ناهمگن تودهای - Bulk Heterojunction - به دلیل افزایش سطح تماس گیرنده و دهنده و راحت تر شدن انتقال الکترون بهترین ا ست. به عنوان نتیجه می توان گفت در کنار فناوری های سیلیکونی و لایه نازک که امروزه بی شترین کاربرد را در سی ستم های فوتوولتائیک دارند، استفاده از روش نوین نانوذرات ترکیبی نیز ب سیار متداول شده، بطوریکه پیش بینی می شود این فناوری در آینده نه چندان دور قابل رقابت با سایر روش های تولید انرژی الکتریکی از جمله استفاده از سوخت های فسیلی شود.
کلید واژه: سلول های هیبریدی، عملکرد سلول خورشیدی، سلوی خورشیدی
مقدمه
امروزه همزمان با پی شرفت فناوری در دنیا، تقاضای انرژی ب سیار افزایش یافته است .بخش عمده ای از انرژی مصرفی از سوخت های فسیلی تأمین می گردد .ذخیره محدود سوخت های فسیلی و آلودگی های زیست محیطی ناشی از آن، موجب افزایش تقاضا برای انرژ یهای تجدید پذیر شده است .از میان منابع انرژی تجدید پذیر و پاک، انرژی خورشیدی مناسبترین گزینه معرفی شده است.هر شکل یا ماشین آلات امروزه نیاز به انرژی دارد.هیچ چیز نمیتواند حالات یا موقعیت خود را بدون مصرف انرزی تغییر دهد. همچنین درست مانند بسیاری از ماشین آلات دیگر , ماهواره نیاز به برق دارد. در اینجا در اینجا بر روی زمین راههای زیادی برای تولید برق وجود دارد.به عنوان مثال اگر شما در دریا و یا در بالای کوه هستید , شما میتوانید مولد قابل حمل و یا باتریاستفاده کنید.
منبع قدرت خورشیدی بسیار قدرتمند , پاکیزه و راحت است.تنها چیزی که نیاز به توضیح است تبدیل انرژی موجود در اشعه خورشید است. از تمام منابع انرژی تجدید پذیر بیشترین توجه به انرژی خورشیدی در دهه 1970 انجام شد. بیشترین توجه به آن بعنوان یک راه حل برای کاهش استفاده از منابع فسیلی و سوختهای هسته ای یک محیط زیست پاکیزه تر شد.انرژی خورشیدی در سایز عمومی انرژی دارد که برای تهیه انواع انرژی میتوان ذخیره کرد:الکتریکی , حرارتی , شیمیایی و هر سوخت قابل حمل و نقلبه. هر حال انرژی خور شیدی قابل گ سترش قابل چرخش و معمولاً غیر واب سته ا ست. به سه دلیل عمده , بهره گیری از انرژی خور شید در تولید برق , در هزاره سوم , به صورت جدی تری در د ستور کار ب سیاری از ک شورهای پی شرفته صنعتی قرار گرفته است.پیش از همه , این فناوری , فاقد هر گونه آلودگی بوده و هیچ پیامد زیست محیطی خاصی را دنبال ندارد.دوم , سلولهای خورشیدی فاقد قطعات و ساز کارهای مکانیکیاند و به این لحاظ , عملکرد آنها با حداقل فرسایش و استهکاک همراه بوده و نیازی به تعویض و سرویسهای منظم و دوره ای ندارند و بلاخره , ذخایر سوختهای فسیلی جهان به سرعت رو به اتمام است و بر اساس گزارشهای مختلف , در یک قرن آینده و به تدریج به اتمام میرسند.
- انواع سلولهای خورشیدی بر پایهی اتصالات ناهمگن به قرار زیر است:
-1 سلولهای خور شیدی بر پایه پلیمر : PCBM یکی از روشهای بهد ست آوردن جدایی بار در جاذب نور پلیمری، مخلوط کردن آنها با مخلوطهای مناسب است.اتصالات ناهمگن تودهای پلیمر مزدوج PCBM در حال حاضر بهترین سلول PV بر پایهی پلیمر مزدوج است.
-2 سلولهای خورشیدی بر مبنای پلیمر/ پلیمر: سلولهای خورشیدی با اتصالات ناهمگن تودهای پلیمر/ پلیمر، دارای بازدههای بهطور قابل ملاحظه کمی هستند و کمتر مورد توجه قرار گرفتهاند.
-3 سلولهای خورشیدی بر پایهی پلیمرهای دهنده- گیرنده - دوکابلی - : کارایی چنین ابزارهایی کم است و این احتمالا به دلیل بازترکیبی سریع یا انتقال بار بین زنجیری آن است.
-4 سلولهای خورشیدی هیبریدی: راهکار مؤثر برای ساخت سلولهای خورشیدی هیبریدی، استفاده از مخلوطهایی از نانوذرهها با پلیمرهای نیمهرسانا بهصورت اتصالات ناهمگن تودهای است. و نیز مزایا، معایب، اساس کار، انواع و نحوه عملکرد سلولهای خورشیدی پلیمری مورد بررسی قرار داده شد.
مواد متفاوت در سلول های خورشیدی بازده مختلفی از خود نشان می دهند و هزینه های نابرابری دارند. به علاوه برای استفاده از خواص متفاوت مواد هند سه سلول خور شیدی هم تفاوت خواهد دا شت اما همه آنها باید قابلیت جذب بخ شی از طیف نور مرئی را دارا هستند. بعضی از آنها طوری طراحی شده اند که طول موج های نور خورشیدی که به زمین می رسد با کارایی مناسب تبدیل می کنند و بعضی دیگر اساً برای جذب نور در حوالی اتمسفر زمین بهینه شده اند مثل سلول های خورشیدی ماهواره ها. موادی که امروزه برای سلول های خورشیدی فتوولتائیک استفاده می شوند عبارتند از: تک کریستال سیلیکون، پلی کریستال سیلیکون، سیلیکون آمورف، کادمیم تلوراید - CdTe - و مس ایندیم سلناید . - CIS - اغلب سلول های خور شیدی موجود حال حا ضر از مواد بالک ساخته می شوند که به شکل ویفری با ضخامت بین 240-180 میکرومتر برش داده می شوند. سایر سلول ها خور شیدی همچون لایه های نازک، رنگ های آلی و پلیمرهای آلی روی یک زیرلایه نگهدارنده لایه نشانی می شوند. گروه سومی هم وجود دارد که از نانو کریستالها ساخته شده و از نقاط کوانتمی - نانوذراتی که محدودیت کوانتمی دارند - بهره می برد. در این میان تنها ماده ای در تمامی حالات و بالک و نانوساختار بررسی شده سیلیکون است.
هدف نهایی تحقیقات سلول های خور شیدی، تامین بخ شی از انرژی مورد نیاز جهان می با شد.برای ر سیدن به این هدف سه پارامتر اصلی سلول های خورشیدی باید بهبود یابند. این سه پارامتر عبارتند از بازدهی تبدیل انرژی، هزینه تولید سلول و طول عمر سلول. در اکثر تحقیقات انجام شده هدف، بهبود یک یا دو پارامتر می باشد و یافتن راه حلی برای بهبود همزمان سه پارامتر کاری د شوار ا ست. اعمال راه کارهای متعدد و همزمان نیز می سر نی ست، چرا که این خود هزینه تولید را افزایش می دهد. در نتیجه باید بدنبال بهترین راه کار بود. یک سلول خور شیدی هیبریدی مت شکل از ترکیب مواد آلی و معدنی می با شد، در نتیجه این سلول ها دارای ترکیبی از ویژگی های نیمه رسانا های معدنی و پلیمری می باشد. مواد آلی ارزان است، تولید آنها آسان بوده و از لحاظ ساختاری برای سلول خور شیدی منا سب می با شند. از طرف دیگر نیمه ر ساناهای معدنی را می توان ب صورت نانوذره ساخت که اولا ضریب جذب بالایی دارد و نیز دارای قابلیت کنترل محدوده جذب طیف می باشد.
بدلیل نوع ساختاری که سلول های هیبریدی دارند - ترکیبی از مواد آلی و معدنی - انتخاب بهترین ترکیب در پی شبرد هدف ذکر شده نقش بسزایی دارد. با توجه به اینکه مواد گوناگونی را می توان در این سلول ها به کار برد، ترکیب های بسیار زیادی را می توان ساخت که هنوز بسیاری از این ترکیبات مواد آلی-معدنی مورد تحقیق قرار نگرفته اند. ترکیبات جدیدی مانند فولرین با پلیمر و ماده معدنی، ساختارهای هسته پوسته با ماده آلی و معدنی، نانولوله های معدنی با پلیمر و.. . امیدهای زیادی را بوجود آورده ا ست، بطوریکه پیش بینی می شود در چند سال آینده این فناوری کاملا تجاری شده و بخش عمده ای از تولید انرژی را بر عهده بگیرد.
روش تحقیق
این تحقیق از نظر روش جزو تحقیقات مروری می باشد که با توجه به پیشینه تحقیقات قبلی صورت گرفته و همچنین مطالعات کتابخانه ب صورت پس رویدادی سعی در روش های بهبود عملکرد سلول های خور شیدی هیبریدی دارد. جامعه آماری این تحقیق کلیه منابع و کتب و مقالات در رابطه با هدف تحقیق که در دسترس نگارنده است می باشد همچنین روش تجزیه و تحلیل نیز کتابخانه ای و بصورت تحلیل پس رویدادی موضوع تحقیق است.
یافته های تحقیق
