دانلود مقاله ترجمه شده پلاسمونیک ها برای تجهیزات فتوولتائیک پیشرفته

چکیده

حوزه نوظهور پلاسمونیک ها روش‌هایی را برای هدایت و متمرکزسازی نور در مقیاس نانو، که خیلی کمتر از طول‌موج نور در فضای آزاد است، ارائه کرده است. امروزه، محققین حوزه پلاسمونیک ها توجه خود را بیشتر به سمت فتوولتائیک ها معطوف کرده‌اند و در این حوزه، به طراحی روش‌های مبتنی بر پلاسمونیک پرداخته‌اند که می‌توان از این روش‌ها برای بهبود قدرت جذب در تجهیزات فتوولتائیک، کاهش قابل‌توجه در ضخامت فیزیکی لایه‌های جاذب فتوولتائیک استفاده کرده و گزینه‌های جدیدی نیز برای طراحی سلول‌های خورشیدی به دست آمده است. در این مقاله مروری، پیشرفت‌های اخیر در حوزه پلاسمونیک ها و فتوولتائیک ها ارائه شده و دورنمایی در مورد آینده سلول‌های خورشیدی مبتنی بر این مفاهیم پیشنهاد می‌گردد.

فتوولتائیک، به معنی تبدیل نور خورشید به الکتریسیته، یک فناوری قابل‌اطمینان است که می‌تواند به تولید توان الکتریکی روی مقیاس بزرگ کمک کند. تولید فتوولتائیک خورشیدی در سرتاسر دنیا بیش از 5 GW در سال 2008 است و پیش‌بینی می‌شود که به بیش از 20 GW تا سال 2015 نیز افزایش یابد. فتوولتائیک ها سهم قابل‌توجهی در حل مسئله انرژی دارند که جامعه ما در آینده با آن روبرو است. به‌منظور تولید توان از سیستم فتوولتائیک قابل‌رقابت با فناوری‌های سوخت فسیلی، هزینه مورد نیاز می‌بایست 2 تا 5 برابر کاهش یابد. در حال حاضر بیشتر بازار سلول‌های خورشیدی بر اساس ویفرهای سیلیکونی کریستالی با ضخامت بین 180 تا 300 μm است و بیشتر قیمت سلول‌های خورشیدی نیز به خاطر هزینه‌های مربوط به مواد سیلیکونی و ساخت آن‌ها است. از این رو، سلول‌های خورشیدی نازک، با ضخامت‌های فیلم در محدوده 1-2 میکرومتر، بر زیر لایه‌هایی از قبیل شیشه، پلاستیک یا فولاد ضد زنگ قرار می‌گیرد. سلول‌های خورشیدی نازک از انواع نیمه‌هادی‌ها شامل Si، GaAs، CdTe و CuInSe2 آمورف و پلی کریستالی و همچنین نیمه‌رسانای ارگانیک ساخته می‌شوند. یک محدودیت مهم در تمام فن‌آوری‌های سلول‌های خورشیدی نازک، این است که جذب نور نزدیک نوار شکاف کم است، به‌ویژه برای نیمه‌هادی دارای نوار شکاف غیرمستقیم نظیر Si. بنابراین، تشکیل سلول خورشیدی نازک به‌طوری که نور در داخل آن به دام بیفتد برای افزایش جذب بسیار مهم است. کاهش قابل‌توجه ضخامت سلول‌های خورشیدی نازک نیز امکان استفاده در مقیاس وسیع این مواد نیمه‌رسانای نادر مانند In و Te را که در مقادیر کم در پوسته زمین در دسترس هستند، فراهم می‌کند....