مدلسازی ریاضی جذب اپتیکی در سلول های خورشیدی با لایه های نانومتری

سلول های خورشیدی یا سلول های فتوولتائیک ابزارهایی الکترونیکی و اپتوالکترونیکی هستتند نوریا فوتون رامستقیماً به جریان و ولتاژ الکتریکی تبدیل می کنند، که طی یک پدیده ای موسوم به پدیده فتوولتائیک انرژی تابشیخورشیدی یعنی انرژی فوتون های پرتوی تابش به انرژی الکتریسیته تبدیل می شود. این پدیده کاملاً بر یک مدلریاضی استوار است که این مدل به نام مدل ماتریسی مشهور است. لذا درک پدیده های فیزیکی رخ داده در نتیجهجذب نور در سلول های خورشیدی اساس این مدلسازی ریاضی است. قطعاً انرژی الکتریسیته تولیدی توسط یکسلول خورشیدی به میدان الکتریکی موج الکترومغناطیسی نور مربوط است. هدف اصلی در این مقاله رسیدن به یکمدل ریاضی بهینه برای جذب نور در این ادوات و بیان میدان الکتریکی و انرژی جذبی از نور با روابط صریح و سادهریاضی است. از طرف دیگر بررسی و تحلیل ریاضی این فرایند هدف اصلی استت. در این پژوهش به کمک مدلماتریسی پدیده جذب نور در سلول های فتوولتائیک با نیمه رسانای پلیمری ترکیبی شبیه سازی شده است و میدانالکتریکی و انرژی جذبی در نتیهه جذب اپتیکی با روابی ریاضی بیان می شوند. این شبیه سازی توسط نرم افزار MATLAB تحلیل شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که فرایند جذب اپتیکی به پارامترهای اپتیکی لایه ها، ضخامت لایه ها و طول موج پرتوی فرودی کاملاً وابسته است و این نتیهه در بهینه ستازی فراینتد جتذب اپتیکی و انرژی جذبی در یک سلول خورشیدی بسیار مهم است. از طرفی فناوری نانو عرصه ی جدید از علم مواد می باشد که ارتباط این حوزه با ریاضیات بسیار گسترده می باشد طوریکه در حوزه نانو محاسبات بویژه در این مقاله برای انجاممحاسبات مربوط به مدل ماتریسی از مفاهیم ریاضیات استفاده می شود. همچنین تعیین شرایط بهینه یک سلولخورشیدی با استفاده از خصوصیات مواد در بعد نانومتر دانشمندان را به ساخت سلول های خورشیدی با میزان جذببهینه و میزان بهره بالا رهنمون کرده است.

Keywords:

سلول خورشیدی , جذب اپتیکی , پدیده فتوولتائیک , مدلسازی ریاضی ماتریسی , نرم افزار MATLAB