چکیده
در این مقاله به بررسی تحلیل عددی افزایش جذب خورشیدی در غشاء های هالید پروسکایت با نانو ذرات طلایی پلاسمونیک مندرج ارگانیک و غیر ارگانیک می پردازیم. تاثیر اندازه و تراکم ذرات در سیستم های واقع گرایانه آنالیز شده در مکان ذرات رندوم در غشاء پروسکایت و شکل گیری نهایی دوپار در نظر گرفته شده است. افزایش حداکثری جذب خورشیدی یکپارچه %10 را در غشاء پروسکایت به ضخامت nm200 و 6% در غشاء mn300 با حوزه های شعاع nm60 و nm90 در تراکم های حدود %10 در هر دو حالت می توان پیدا کرد. وجود دوپار افزایش جذب را تا %12 در نازک ترین غشاء می رساند. تقویت جذب از کمک مضاعف پلاسمونی نزدیک میدان و تاثیرات پراکندگی ناشی شده را می توان با توجه به شبیه سازی ها توزیع و ارزیابی نمود.
1. مقدمه
از زمان ظهور سلول های خورشیدی هالید پروسکایت ارگانیک و غیر ارگانیک، رویکرد های ساختگی مختلفی جهت بهبود عملکرد آنها کشف شده است. تلاش هایی جهت کنترل سفارش ترکیب یا ساختار غشاء پروسکایت و همچنین تامین سلول های خورشیدی تشکیل شده از آنها با ویژگی های جذاب جدای از کارایی بالای آنها مانند انعطاف، شفافیت و رنگ صورت گرفته است. همچنین با توجه به مسائل گویی مربوط به استفاده از فلزات سنگین، زیست پذیری متغیرهای بدون سرب آزمایش شده است.
آنالیز واکنش نوری سیستم های فتوولتائیک از جنبه های مختلف نشان داده است که جمع آوری نور در طول موج های بلند( 𝜆 𝜖 [650,800] nm ) بهینه نبوده و مسیر جدیدی را جهت افزایش عملکرد دستگاه فراهم می سازد. در مقابل آنچه در رنگ سلول های حساس اتفاق افتاد، که در آن معرفی کریستال های فتونی منجر به افزایش قابل توجه جریان نور اتصال کوتاه می گردد، با یکی کردن آیینه های دی الکتریک درون سلول های خورشیدی پروسکایت نمی تواند جهت بهبود برداشت نور در هر پیکربندی مورد استفاده قرار بگیرد، گرچه ثابت شده که این رویکرد امکان بدست آوردن محدوده وسیعی از رنگ ها را ممکن ساخته و سلول ها را برای کاربرد در فتوولتائیک یکپارچه جذاب جلوه می دهد. در این رابطه ویژگی تاثیرات پلاسمون سطحی موضعی نانو ذرات فلزی احتمالا بمنظور افزایش جذب نور در محدوده طیف تعریف شده بکار گرفته شده، و تاثیرات میدانی نوری دور-نزدیک ایجاد کرده که منجر به افزایش شدت در گوی NP و پراکندگی قوی می گردد. هر دو پدیده را می توان بمنظور مطابقت با محدوده طیفی علایق تنظیم نموده، و باعث جذب بیشتر نور و بهبود عملکرد سلول پروسکایت می گردد. تلاش های اولیه ای جهت کشف این احتمال گزارش شده است. رویکردهای آزمایشی مختلفی بر اساس گوی های طلائی پوشیده شده از سیلیکا و کلاستر های ذرات آلیاژ طلائی-نقره ای اشکال بیقاعده و مسطح انجام گرفته است. در همه موارد، افزایش عملکرد سلول مشاهده گردیده، گرچه سهم احتمالی تاثیرات افزایش میدان نزدیک بمقدار زیادی کاهش یا حذف شده است، زیرا ذرات فلزی با لایه سیلیکا پوشیده شده و در لایه فعال قرار نگرفته است. در مورد اول، بهبودی به کاهش نیروی جداگر اکسایتون نسبت داده شده که منجر به تولید حمل کننده آزاد افزایش یافته و جذب نور ثابت می گردد. در موارد دیگر، اینها نتیجه چندین پراکندگی و انتقال شارژ سریع در سطح مشترک پروسکایت TiO2 می گردد.
این مقاله در نشریه ACS منتشر شده و ترجمه آن با عنوان نانو ذرات طلایی در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
