بهبود كارايي سلول خورشيدي سيليكوني لايه نازك با استفاده از اثر پلاسموني نانوساختارهاي فلزي نقره

Improve the Efficiency of Thin Silicon Solar Cells Using the Plasmonic Effect of Silver Metallic Nanostructures

سلول‌ خورشيدي مبتني بر سيليكون بلوري به دليل بازده زياد و سادگي طراحي و ساخت، به‌عنوان پر كاربردترين سلول خورشيدي شناخته‌ مي‌شوند. امروزه بيشتر مطالعات در زمينه اين سلول‌ها در جهت بهبود عملكرد و بازده آن‌ها انجام مي‌گيرد. يكي از روش‌هاي افزايش بازده سلول خورشيدي، افزايش ميزان جذب نور خورشيد است. استفاده از نانوساختارهاي پلاسموني براي بهبود جذب نور در سلول‌هاي خورشيدي بسيار پركاربرد هستند. تعامل قوي ميان نور با نانوساختارهاي فلزي امكان كنترل بر انتشار نور در مقياس نانومتر و در نتيجه طراحي سلول‌هاي خورشيدي لايه نازك كه در آن نور در لايه فعال به دام مي‌افتد و به‌طور موثر جذب مي‌شود، را فراهم مي‌كند. در اين مقاله شبيه¬سازي سلول خورشيدي لايه نازك سيليكوني كه شامل نانوساختارهاي فلزي نقره مي‌باشد با روش FDTD مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. نتايج نشان مي‌دهند كه جذب نور در لايه فعال سيليكون به دليل تشديد پلاسمون سطحي موضعي بهبود يافته‌است.

The crystalline silicon-based solar cell is known for its high efficiency and ease of design and construction. Most studies today focus on these cells to improve their performance and productivity. One of the ways to increase solar cell efficiency is to increase the amount of absorption of sunlight. The use of plasmonic nanostructures is very useful for improving the absorption of light in solar cells. Strong interaction between light and metal nanostructures provides control over the emission of light on a nanometer scale, resulting in the design of thin-film solar cells, in which light in the active layer traps and is effectively absorbed. In this paper, the simulation of a thin-film silicon solar cell containing silver metallic nanostructures is studied by FDTD method. The results show that the absorption of light in the active silicone layer has been improved due to the resonance of local surface plasmon.