Tridimenzionalne optične simulacije tankoplastnih silicijevih sončnih celic s kovinskimi nanodelciVERDNIK, GREGOR (Avtor) Krč, Janez (Mentor) tankoplastne sončne celicekovinski nanodelcimikrokristalni hidrogenirani silicijplazmonski efektujetje svetlobeFotovoltaika postaja vse bolj pomembno področje pridobivanja elektrike iz obnovljivih virov energije - sonca. Pomembno je, da se še vedno znižujejo stroški izdelave sončnih celic, ter izboljšujejo izkoristki pretvorbe. Eno od možnosti v smeri teh ciljev, predstavlja tankoplastna tehnologija sončnih celic. V okviru diplomske naloge smo se osredotočili na povečanje ujetja svetlobe v celicah na osnovi plazmonskega efekta, ki nastopi pri kovinskih nanodelcih. S pomočjo tridimenzionalnih optičnih simulacij smo raziskali efekte in pokazali izboljšave ujetja na primeru tankoplastne silicijeve sončne celice, na osnovi mikrokristalnega materiala. Kovinski nanodelci, zaradi plazmonskega efekta, svetlobo učinkovito sipajo tudi v velike kote, kar je izrednega pomena za ujetje svetlobe v celici. V simuliranih strukturah, z gladkimi in hrapavimi spoji, smo vstavili srebrne nanodelce na različne pozicije v sprednjo in zadnjo transparentno prevodno plast. Osredotočili smo se na simulacije sferičnih kovinskih nanodelcev na različnih pozicijah, nato pa smo za najboljši položaj nanodelcev, le tem spreminjali še premer ter razdaljo med središči nanodelcev. Vsi 3D modeli in simulacije so bili izdelani in simulirani v programskem okolju Comsol. Za vsak posamezen primer smo izračunali in podali kvantni izkoristek celice QE, gostoto kratkostičnega toka JSC in odbojnost svetlobe na vrhu celice Rtot. Ugotovili smo, da kovinski nanodelci v zadnjem TCO povečajo gostoto kratkostičnega toka, najboljše rezultate smo dobili za nanodelce blizu spoja med zadnjim TCO in dopirano n plastjo. Na tem položaju smo ugotovili, da se z večanjem premera srebrnih nanodelcev povečuje tudi gostota kratkostičnega toka celice, vendar le do določene velikosti nanodelcev. Vsi primeri pa pri velikih valovnih dolžinah svetlobe povzročijo povečanje kvantnega izkoristka QE. Na koncu smo prikazali še vpliv spreminjanja razdalj med središči nanodelcev, kjer smo ugotovili, da s krajšanjem razdalje, za izbran položaj nanodelcev, prav tako povečujemo gostoto kratkostičnega toka ter kvantni izkoristek za velike valovne dolžine svetlobe.20152015-04-23 14:10:01Diplomsko delo30710VisID: 27381sl