کاربردهای گرافن در سلول های خورشیدی

کاربردهای گرافن در سلول های خورشیدی

اسلاید 1: www.Ghalamo.comFREE PPT TEMPLATESکاربردهای گرافن در سلول های خورشیدیاستاد:دکتر محمدنژادخرداد 95

اسلاید 2: مزایامعرفی گرافنمعایبکاربردهاکاربرد در SC هاGraphene/GaAsOrganic SCsQDSCs2/21

اسلاید 3: مصرف جهانی توانتا سال 205013 TW30 TWتا کنون GW 5 از GW 120000 توان تابشی خورشید به زمین به وسیله SC ها جذب شده است 3/21

اسلاید 4: وقتی کربن با سه اتم کربن پیوند کووالانسی برقرار کند، یک ورقه دوبعدی ایجاد می شود که گرافن نامید می شودبا قرار گرفتن ورقه های گرافن بر روی همدیگر به وسیله نیروی واندروالس گرافیت به وجود می آید با در نظر گرفتن گرافن به عنوان یک لایه مجرد چهارمین الکترون ظرفیت اتم ها به عنوان الکترون آزاد باقی می ماندمعرفی گرافنمزایامعایبکاربردها4/21

اسلاید 5:   گرافن تقریباً شفاف است و فقط 2/3% از شدت نور را مستقل از طول موج در دامنه اپتیکی جذب می کند (بی رنگ)مقاومت ورقه دو بعدی گرافن که مقاومت بر واحد سطح نیز گفته می شود، ۳۱ اهم استمعرفی گرافنمزایامعایبکاربردها5/21

اسلاید 6: به رغم موج فعلی پیشرفت، سرمایه‌گذاری و توجه رسانه‌ای خیلی از پژوهشگران اطمینان زیادی به گرافن ندارند. برخی از آنها مطمئنند که گرافن همه خواصی را که از آن انتظار می‌رود، در خود ندارد. این ماده به خودی خود،  band gapرا که یک ویژگی حیاتی برای کاربردهای الکترونیکی است، ندارد. به این معنی که گرافن نمی‌تواند رسانایی الکتریکی را متوقف کند و «خاموش شود» بنابراین نمی‌توان از آن به‌ عنوان سوئیچ که برای کاربردهای الکترونیکی لازم است، استفاده کردبرای استفاده از گرافن در ترانزیستورها، باید یک شکاف انرژی در طیف انرژی الکترونی آن ایجاد کردمهندسی فشار، یکی از راهبردهای رایج در صنعت نیمه‌هادی‌ها است. محققان دریافته‌اند که فشارهای محلی در گرافن می‌تواند خواص هدایت آن را تغییر دهد. با تغییر فشار محلی، شکاف انتقال می‌تواند ایجاد شود. در حال حاضر راه‌های متعددی برای ایجاد یک فشار قابل کنترل به گرافن شناخته شده است. برخی از این راه‌ها عبارتند از مورفولوژی‌های فشار مانند چروک‌ها در گرافن تمیز معلق در یک محلول و بالون‌های گرافنی روی بستر الگودار و سوپر شبکه‌های فشاری گرافنی روی بستر شبکه‌ای نامنطبق.راه حلمعرفی گرافنمزایامعایبکاربردها6/21

اسلاید 7: کاربردهااستفاده از گرافن در تولید نازک ‌ترین جامه نامرئی ذخیره انرژیساخت ترانزیستورهای بسیار کوچک و بسیار سریعذخیره بسیار متراکم داده‌هاتجهیزات نوری، سلول‌های خورشیدی و نمایشگرهای لمسی انعطاف‌پذیراستفاده از گرافن برای کاهش زمان شارژباتری هامعرفی گرافنمزایامعایبکاربردها7/21

اسلاید 8: کاربرد در SC هاGraphene/GaAsOrganic SCsQDSCsالکترود شفافجمع کننده حفرهپذیرنده الکترونالکترود مقابل8/21

اسلاید 9: در این سلول بدلیل موبیلیتی بالا و رسانایی الکتریکی خوب گرافن، پیوند شاتکی Graphene/GaAs موثری تشکیل می شودSolar Cell based on Graphene/GaAsاختلاف تابع کار گرافن و GaAs باید به گونه باشد که سد پتانسیل درون ساخت مناسبی شکل گیرد Graphene/GaAsOrganic SCsQDSCs9/21

اسلاید 10: اثرات افزایش تعداد لایه های گرافن Graphene/GaAsOrganic SCsQDSCs10/21

اسلاید 11:  Graphene/GaAsOrganic SCsQDSCs11/21

اسلاید 12: بهینه سازی با استفاده از آلایش و ARC  با بهینه سازی مناسب آلایش و لایه ضد بازتاب، بازده 25/8% طبق محاسبات و 15/5% در عمل قابل دستیابی استGraphene/GaAsOrganic SCsQDSCs12/21

اسلاید 13: گرافن در سلول های خورشیدی آلیالکترود شفاف در این ساختار فیلم گرافن به عنوان آند استفاده شده استGraphene/GaAsOrganic SCsQDSCs13/21

اسلاید 14: بنابراین از روش عامل دار کردن غیر کووالانسی با PBASE استفاده شده که سبب بهبود قابل توجه نتایج شده استبرای بهبود سطح گرافن به منظور ایجاد انطباق باPEDOT/PSS اصلاح UV/ozone انجام شده که نتایج به خوبی بهبود نیافته استGraphene/GaAsQDSCs14/21Organic SCs

اسلاید 15: گرافن در سلول های خورشیدی آلیجمع کننده حفرهپلیمر رسانای PEDOT/PSS معمولا برای لایه فصل مشترک آند (AIL) استفاده می شود که بدلیل مشکلات اسیدیته بالا و خاصیت نمگیری باید جایگزینی برایش یافتاکسید گرافن کاهیده (GO/r-GO/pr-GO) به عنوان جایگزین جدید برای لایه انتقال حفره PEDOT/PSS برای سلول های خورشیدی پلیمری پیشنهاد شده استراه حلGraphene/GaAsQDSCs15/21Organic SCs

اسلاید 16: گرافن در سلول های خورشیدی آلیپذیرنده الکترونفوتولومینوسانس قوی P3HT بعد از اضافه کردن گرافن عامل دار شده قابل پردازش در آب (SPFG) به طور قابل توجهی کاهش می یابدSPFG می تواند به عنوانیک ماده الکترون پذیرنده موثر استفاده شودGraphene/GaAsQDSCs16/21Organic SCs

اسلاید 17: گرافن در DSSCsالکترود مقابل گرافن به 2 دلیل جایگزین مناسبی استانعکاس آن در فرکانس رزونانس پلاسمونی آن واقع در مادون قرمز افزایش می یابد مناسب برای جذب بخش مادون قرمز طیف خورشیدی استلازم است در DSSC الکترود پشتی حتی در شرایط اکسیداسیون قوی، رسانایی خود را حفظ کند که گرافن چنین خاصیتی را داراست Graphene/GaAsQDSCs17/21Organic SCs

اسلاید 18: در مقایسه با PEDOT/PSS اضافه کردن مقدار کمی از ورقه های گرافن به طور موثری جریان اتصال کوتاه و FF را افزایش می دهد که بدلیل مساحت سحی زیاد و نقص های شیمیایی چندتایی موجود در ورقه های گرافنی بسیار نازک است که فعالیت کاتالیزوری برای کاهش یدید را افزایش می دهدGraphene/GaAsQDSCs18/21Organic SCs

اسلاید 19: گرافن در سلول های خورشیدی نقطه کوانتومی(QDSC) تله اندازی حفره ها در QD ها مانع استخراج آن ها می شودبدلیل کوچک بودن تابع کار گرافن از باند هدایت CdSe QD تولید و انتقال الکترون از CdSe به گرافن بهتر انجام می شود و متوسط مسیر آزاد افزایش یافته و نرخ بازترکیب کاهش می یابدGraphene/GaAsOrganic SCsQDSCs19/21

اسلاید 20: با افزایش تعداد لایه های گرافن- QD اتصال آنها بهبود می یابد ولی بدلیل جذب 2/3% نور در هر لایه گرافن، نور کمی به لایه حساس به نور می رسد که سبب کاهش چگالی جریان می گرددGraphene/GaAsOrganic SCs20/21QDSCs

اسلاید 21:  الهه اسماعیلی، متین محمودی فرد، گرافن در سلول های آلی، دنیای نانو، شماره 36، 1393  M. Czerniak-Reczulska, A. Niedzielska, A. Jędrzejczak, “GRAPHENE AS A MATERIAL FOR SOLAR CELLS APPLICATIONS”, DE GRUYTER OPEN 2015 Dr. Magan P. Ghatule, Ulka A. Devare, “Study and Analysis on Synthesis of Graphene and its Applications in Solar Cells”, International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE) ,Issue 1, Volume 2 (January 2015) T. Naveen Kumar, “Solar Cell Made Using Graphene”, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE), Nov- Dec. 2014 Pitchaimuthu Sudhagar, “Graphene synthesis and application for solarcells”, Article in Journal of Materials Research · January 2014 Xiaoqiang Li, Shengjiao Zhang, “High performance solar cells based on graphene/GaAs”, 2013 Yuxuan Lin, Xinming Li, “Graphene/semiconductor heterojunction solar cellswith modulated antireflection and graphene work Function”, RSC Publishing 2012 21/21مراجع

اسلاید 22: با تشکر از توجه شما