سلول خورشیدی

با توجه به درک جهانی و نیازمندی ها در زمینه ی استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر و پاک, انرژی خورشیدی در کانون توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. امروزه کاهش قیمت ساخت در کنار راندمان ، از اهداف مهم صنعت سلول های خورشیدی می باشد. یکی از راه های کاهش قیمت، بکارگیری تکنولوژی فیلم نازک در این سلول ها می باشد که از اثر فتوولتایی استفاده می کنند. در بین این فیلم های نازک, Cu(In Ga)Se علاوه بر این که دارای قیمت پایینی است ، بیشترین راندمان را نیز در بین فیلم های نازک دارا می باشد. در این مقاله به شبیه سازی سلول خورشیدی نانوساختار CIGS با استفاده از نرم افزارهای Comsol و Sivaco-Tcad پرداخته شده و در ادامه برای افزایش راندمان، پهنا و ضخامت ZnO:Al بهینه سازی شده است. بیشترین راندمان با نرم افزار Comsol در بهینه سازی ضخامت، مقدار 19.1 و با نرم افزار T-CAD برابر با 19.702 در ضخامت 0.3 میکرومتر برای این لایه ی بدست آمد. در نهایت با بهینه سازی پهنای این لایه در همین ضخامت بهینه شده مقدار راندمان در پهنای 3 میلی متر تا 19.9 درصد افزایش یافت.

پایان پذیری منابع انرژی فسیلی و اثر نامطلوب آن ها بر تغییرات آب و هوایی سبب شده است تا رویکرد جایگزینی این سوخت ها با منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر به سرعت در سطح جهان گسترش یابد. کشور ایران نیز به دلیل موقعیت جغرافیایی مناسب و پتانسیل بالای تابش خورشید، از فرصت ایده آلی برای توسعه صنعت انرژی خورشیدی، بویژه سامانه های فتوولتائیک برخوردار است. سلول و مدول فتولتائیک، مهمترین و پرهزینه ترین اقلام سامانه های فتوولتائیک محسوب می شوند که باید از طریق سازندگان خارجی و یا داخلی تأمین شوند. اطمینان از کیفیت این محصولات برای دستیابی به بازدهی و طول عمر بالای سامانه های فتوولتائیک ضروری است. آزمایشگاه مرجع سلول و مدول فتوولتائیک، به عنوان یک نهاد مسوول در این امر، علاوه بر تضمین کیفیت محصولات و خطوط تولید، می تواند به تحقیق و توسعه این فناوری نیز کمک کند. این مقاله با توجه به انجام این سه وظیفه، بر امکان سنجی و طراحی مفهومی آزمایشگاه مرجع سلول و مدول فتوولتائیک متمرکز شده است. در این تحقیق به فهرست و رویه انجام آزمون های استاندارد، تجهیزات و استانداردهای مرتبط، نحوه تأمین خارجی و داخلی تجهیزات آزمایشگاهی، پیشنهاد ساختار سازمانی، برآورد فضای آزمایشگاهی و در نهایت برآورد زمان و هزینه تأسیس و راه اندازی آزمایشگاه اشاره شده است.

اهمیت بالای توسعه فناوری باعث شده مدیران ارشد شرکت هپکو اقدام به شناسایی و ارزیابی توانمندی های فناورانه سازمان خود نمایند و به موازات آن نسبت به شناسایی تحولات فناورانه دردنیا و پایش تلاش رقبا برای دستیابی به فناوری های جدید، در جهت ارتقای توانمندی فناوری شرکت گام بردارند. از طرف دیگر، این ارزیابی یکی از ابزارهای کلیدی در فضای مدیریت فناوری است که با بهره گیری از این ابزار نسبت به شناسایی نقاط قوت و قابل بهبود با هدف اندازه گیری شکاف فناورانه اقدام می نمایند. این مقاله سعی دارد با استفاده از مدل توسعه یافته پاندا و راماناسن نسبت به ارزیابی توانمندی های فناورانه و شکاف موجود در شرکت هپکو اقدام نماید. این مدل از ابع اد مختلف سطح توانمن دی شرکت را م ورد ارزیابی قرار داده و در هریک از این ابع اد وضعیت شرکت را مشخص می نماید. این اقدام می تواند مبنایی برای تدوین پروژه های بهبود فناورانه باشد.

در شش دهه ی گذشته از هنگام پیدایش ترانزیستور دوقطبی در آزمایشگاه های تلفن بل، گسترش پایدار صنعت الکترونیک اندازه ی ادوات نیمه هادی فعال را به کرانه های آن کوچک سازی کرده است. قانون مور که بیان می دارد هر هجده ماه سرعت ادوات دو برابر و ابعاد آن ها نصف می شود، به پایان سلطه ی خود نزدیک می شود. فن آوری تجاری کنونی از یک سو به ابعاد اتمی و از سوی دیگر به چگالی توان حرارتی محدود می گردد. به طور خلاصه، علی رغم نیروی محرک و توان اقتصادی عظیم پشت این صنعت، گلوگاه هایی واقعی در این فن آوری وجود دارند و خود را هم اکنون به وضوح نشان می دهند. مسیرهایی که احتمالاً این محدودیت ها را مرتفع خواهند ساخت خیلی متعدد نیستند، و شامل نانوالکترونیک دوبعدی، شبکه های مِمریستوری، اسپینترونیک، ادوات نیمه هادی مرکب، الکترونیک نوری و نانواپتیک، می شود. هم چنین، انرژی خورشیدی و رایانش کوانتومی از دیگر مقوله های مرتبط هستند که به توسعه ی فیزیک و علم مواد اتکا دارند. این مقاله سه پرسش اساسی را مورد کاوش قرار می دهد: (1) تاریخچه ی توسعه ی این فن آوری از بدو پیدایش چگونه بوده است؟ (2) مسیرهای پژوهشی فعلی در دنیا کدامند؟ (3) ریشه های واماندگی در کشور چیست و راه کارهای جبران آن و هم راهی با فعالیت های جهانی چگونه است؟ در این متن سعی خواهد شد به اختصار برخی از اساسی ترین سوء برداشت ها در مراکز علمی-پژوهشی ملی موشکافی شده و پیش نهادهایی برای اختصاص بودجه و شتاب دهی به ورود و پیشرفت در این قلمرو بیان گردد، به امید آن که نسل بعدی متخصصین ما از فضای گسترده تر و فعال تری برای پژوهش و پیش رفت برخوردار باشند.

پارامترهای سلول خورشیدی با ترکیب کردن دو کاتیون آلی فرمامیدینیوم (FA) و متیل آمونیوم (MA) در سایت A از لایه جذب کننده پروسکایت سه کاتیونه و دو آنیونه شامل Br و I در سایت x توسط شبیه سازی با نرم افزار SCAPS بررسی شده است. ابتدا چگالی نقص لایه پروسکایت از 1013 × 1 تا 1017 × 1 (cm-3) تغییر داده شده و اثر آن بر عملکرد سلول خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس ضخامت لایه جاذب پروسکایت از 200 تا 1200 نانومتر تغییر کرده و برای چگالی نقص های مختلف لایه پروسکایت، نحوه و میزان تغییرات پارامترهای سلول خورشیدی دیده شده است. در مرحله بعد با تغییر چگالی نقص های فصل مشترک پروسکایت/ETL از 1011 × 1 تا 1013 × 2 (cm-3)، خازن موجود در فصل مشترک افزایش پیدا کرده که باعث کاهش بازدهی و ضریب پرشدگی سلول خورشیدی شده است. در نهایت مقدار طول انتشار حامل ها (L) از صفر تا حدود 4 میکرومتر عوض شده است که با افزایش آن، پارامترهای عملکردی سلول خورشیدی افزایش پیدا کرده اند.