تحقیق مقاله پیل خورشیدی

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند. یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.

چنانچه کسی این ساختار را با ساختار یک مدار مجتمع (ic) مقایسه کند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد. عمده ترین عناصر یک مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میکرون دارد و عملکرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم کاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یک مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به کار برد. خواننده عزیز ممکن است تعجب کند که چرا یک فصل کامل از کتاب به مواد تشکیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.

● خواص ماده و روشهای پردازش پیلها

واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست که هزینه تولید الکتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشکیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:

۱) هزینه انرژی الکتریکی تولید شده

 هزینه توان خروجی یک سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر کیلووات ساعت

با راندمان پیل و مجموعه یکپارچه آن و کلیه هزینه هایی که در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازکننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی که به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.

۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی

در هر مرحله از تولید یک سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شکل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی که سیستم مذکور باید کار کند تا مقدار انرژی الکتریکی معادل کل انرژی به کار رفته در ساخت آن سیستم را تولید کند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم تولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید کند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یک سیستم اقتصاد آزاد ایده آل کارآیی بازپرداخت انرژی یک سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تکنولوژیست ها و تعیین کنندگان خط مشی سیاسی هر گاه که دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می کند.

یا به آنها کمک مالی می کند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ کنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب کوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی که برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد.

در دسترس بودن مواد به کار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یک نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به کار رفته در ساخت آن بستگی دارد. مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است که از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الکتریکی نیمه هادیهایی مانند سولفید کادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند

پیل های خورشیدی     

          واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. 

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند.

یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.

چنانچه کسی این ساختار را با ساختار یک مدار مجتمع (ic) مقایسه کند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد.

عمده ترین عناصر یک مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میکرون دارد و عملکرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم کاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یک مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به کار برد. خواننده عزیز ممکن است تعجب کند که چرا یک فصل کامل از کتاب به مواد تشکیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.

واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست که هزینه تولید الکتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشکیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:

۱) هزینه انرژی الکتریکی تولید شده- هزینه توان خروجی یک سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر کیلووات ساعت- با راندمان پیل و مجموعه یکپارچه آن و کلیه هزینه هایی که در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازکننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی که به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.

۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی- در هر مرحله از تولید یک سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شکل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی که سیستم مذکور باید کار کند تا مقدار انرژی الکتریکی معادل کل انرژی به کار رفته در ساخت آن سیستم را تولید کند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم تولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید کند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یک سیستم اقتصاد آزاد ایده آل کارآیی بازپرداخت انرژی یک سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تکنولوژیست ها و تعیین کنندگان خط مشی سیاسی هر گاه که دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می کند.

یا به آنها کمک مالی می کند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ کنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب کوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی که برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد. در دسترس بودن مواد به کار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یک نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به کار رفته در ساخت آن بستگی دارد.

مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است که از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الکتریکی نیمه هادیهایی مانند سولفید کادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند.

ساخت پیل خورشیدی گیاه ‌مانند با کمک فناوری ‌نانو

ساخت پیل خورشیدی گیاه ‌مانند با کمک فناوری ‌نانو

 با استفاده از پیل‌های خورشیدی لایه نازک آلی فناوری‌نانو، یک نمونه پیل خورشیدی شاخ و برگ‌دار شبیه گیاه ساخته‌ شد. 

به گزارش خبرگزاری فارس به نقل از پایگاه ستاد فناوری نانو، مؤسسه ملی علوم و فناوری صنعتی پیشرفته(AIST)، شرکت میتسوبیشی و شرکت توکی در ژاپن، با استفاده از پیل‌های خورشیدی لایه نازکِ آلی فناوری‌نانو، یک نمونه پیل خورشیدی شاخ و برگ‌دار شبیه گیاه ساخته‌اند. این پیل خورشیدی به رنگ سبز روشن است.

این پیل خورشیدی لایه نازک آلی، شامل یک بستر پلاستیکی، یک لایه فتالوسی‌آنین و یک لایه فولرین است و هشت پیل خورشیدی 5/1 سانتی‌متر مربعی نیز دارد که مانند برگ‌های یک گیاه به هم متصل هستند و در مجموع یک واحد پیل خورشیدی حدود 60 سانتی‌متر مربع را تشکیل می‌دهند.

AIST، میتسوبیشی و توکی با آب‌بندی این پیل خورشیدی با یک لایه محافظ خیلی نازک برای جلوگیری از ورود آب و اکسیژن، دوام و طول عمر آن را بهبود دادند.

هدف نهایی این شرکت‌ها، توسعه استفاده از این پیل‌های خورشیدی لایه نازک آلی در زمینه‌هایی؛ از قبیل مواد معماری شامل ‌دیوارها و پنجره‌ها، مواد البسه، وسایل تزئینی و اسباب‌بازی‌هایی است که در آنها طرح و شکل اهمیت دارد

به منظور ساخت پیل‌های خورشیدی پرتوان ارزان؛

اثر بهمنی در پیل‌های خورشیدی بررسی شد

تهران-خبرگزاری ایسکانیوز: محققان از TU Delft و مرکز FOM برای تحقیقات بنیادی بر روی ماده، اثبات غیر قابل انکاری از وجود اثر بهمنی در الکترون‌های بعضی نانو بلورهای نیم‌رسانا ارائه کرده‌اند که این اثر فیزیکی می‌تواند راه را برای ساخت پیل‌های خورشیدی پرتوان ارزان هموار کند.

به گزارش روز شنبه باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران"ایسکانیوز"، پیل‌های خورشیدی فرصت‌های بزرگی برای تولید عمده برق در آینده فراهم می‌کنند که در حال حاضر محدودیت‌های زیادی مانند توان خروجی نسبتاً کم اکثر پیل‌های خورشیدی (تقریباً 15 درصد) و هزینه‌های ساخت بالا وجود دارد.

بر این اساس، با استفاده از نوع تازه‌ای از پیل خورشیدی که از نانوبلورهای نیم‌رسانا ساخته شده است، می‌توان بهبود قابل حصولی ایجاد نمود. در پیل‌های خورشیدی فعلی، یک فوتون (ذره نور) دقیقاً یک الکترون آزاد می‌کند که خلق این الکترون‌های آزاد باعث کار کردن پیل خورشیدی و تولید توان می‌شود و هرچه الکترون‌های بیشتری آزاد شود خروجی پیل خورشیدی بیشتر می شود.

بر اساس این گزارش و به نقل از نانو، در بعضی از نانوبلورهای نیم‌رسانا یک فوتون می‌تواند دو یا سه الکترون آزاد کند و به همین خاطر اثر بهمنی پیش می‌آید که از لحاظ تئوری این اثر می‌تواند در یک پیل خورشیدی که از نانوبلورهای نیم‌رسانای مناسب ساخته شده است باعث تولید خروجی بیشینه 44 درصدی شود. علاوه بر این، هزینه ساخت این پیل‌های خورشیدی نسبتاً کم است.

به گزارش ایسکانیوز، برای اولین بار در سال 2004 اثر بهمنی توسط محققان آزمایشگاه‌های ملی لوس آلاموس اندازه‌گیری شد. از آن زمان تردید‌هایی در مورد اعتبار این اندازه‌گیری‌ها برای دنیای علم پیش آمد که آیا واقعاً اثر بهمنی وجود دارد.

پروفسور لارنس سایبلس از TU Delft نشان داده است که اثر بهمنی واقعاً در نانوبلورهای سلنید سرب (PbSe) اتفاق می‌افتد و این اثر در ماده مذکور از مقداری که قبلاً فرض می‌شد کوچکتر است.

نتایج سایبلس نسبت به نتایج سایر دانشمندان قابل اعتمادتر است و علت آن استفاده از روش‌های فوق سریع لیزری برای اندازه‌گیری دقیق است. سایبلس معتقد است که این تحقیقات راه را برای کشف بیشتر اسرار اثر بهمنی هموار می‌کند.

ساخت پیل‌‌ خورشیدی انعطاف‌پذیر با کمک نانو   

                   نویسنده: sahar_pashayi | بازدیدها: 66

          به نظر نانزیو موتا و اریک واکلاویک دو محقق استرالیایی که روی این طرح مطالعه می‌کنند، این پیل‌های خورشیدی جدید جایگزین مناسب و بادوامی برای پیل‌خورشیدی گران، سنگین و ظریف سیلکونی می باشد.

در حال حاضر دانشگاه فناوری کوئینزلند و دیگر دانشگاه‌های استرالیا روی پروژه منابع انرژی تجدیدپذیر کار می‌کنند که بخشی از آن به فناوری نانو اختصاص دارد. دانشمندان نانو در این دانشگاه از یک ورقه پلیمری قابل انعطاف که می‌توان آن را لوله کرده و به هر نقطه‌ای جهت شارژ وسایل ارتباطی برد، برای ساخت این پیل خورشیدی استفاده کرده‌اند. در این ورقه که ضخامت آن 100 نانومتر و وزن آن 10 میکروگرم در سانتی‌متر مربع است، از مواد کامپوزیتی ارزان از جنس نانولوله‌های کربنی به ضخامت یک‌دهم تار موی انسان و نیز پلیمر رسانا استفاده شده است.

محققان درصددند تا با قرار دادن نانولوله‌های کربنی داخل پلیمررسانا کارایی فوتوولتائیک این مواد را افزایش دهند. روش کار چنین است که از کنار هم قرار دادن قطعات پلیمری و اتصال آنها به هم می‌توان نیروی برق بیشتری تولید کرد، ضمن آن که اندازه دستگاه را هم می‌توان بر حسب نیاز مصرف‌کننده افزایش داد.

حتی می‌توان چادرهایی ساخت که بخشی از آن را این پلیمر قابل انعطاف رسانا تشکیل داده باشد. این دستگاه طوری است که با قرار گرفتن در معرض نور می‌تواند آن را جذب و به الکتریسته تبدیل نماید. همچنین این پلیمر جایگزین مناسبی برای پیل‌های خورشیدی ظریف، سنگین و گران قیمت سیلیکونی می‌باشد.

به عنوان مثال می‌توان تلفن همراهی داشت که پشت بدنه آن از پلاستیک فوتوولتائیک ساخته شده باشد و به این ترتیب تنها با قرار دادن آن در معرض نور می‌توان باتری تلفن همراه را شارژ نمود.

در این پروژه که هنوز تا رسیدن به مرحله تجاری شدن فاصله دارد بین 200 تا 300 هزار دلار هزینه شده است و اگر کارایی آن به اثبات رسد هزینه تولید برق به این روش قابل رقابت با دیگر روش‌ها خواهد بود. و البته هنوز باید برای رسیدن به نانوساختارهایی با رسانش بالاتر تحقیقات بیشتری انجام شود. همچنین هدف دیگر دانشمندان از این طرح استفاده هر چه بیشتر از نور خورشید در محدوده وسیعی از طول موج می‌باشد.

تحقیقات بنیادی در زمینه تولید پیل‌های خورشیدی هیبریدی صورت می گیرد

تهران- خبرگزاری ایسکانیوز: دانشگاه LMU اخیراً ابزار کاتد پراکنی پیشرفته‌ای را به شرکت Surrey Nano System (تهیه‌کننده پیشرفته‌ترین ابزارها و روش‌های فراوری نانولوله‌ها) برای تحقیقات بنیادی خود در زمینه تولید پیل‌های خورشیدی هیبریدی سفارش داده‌است.

به گزارش روز سه شنبه باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران "ایسکانیوز"، استفاده از نسل جدید پیل‌های خورشیدی هیبریدی در مقایسه با سیستم‌های سیلیکونی فعلی، هزینه بسیار پایین‌تری دارد و مصرف برق محصولات الکترونیکی را به حد بسیار ناچیزی ‌رسانده، بازدهی روش‌های تبدیل انرژی را به حد قابل توجهی افزایش خواهد داد.

بر این اساس با توجه به کلیدی بودن دقت ساختاری در تولید پیل‌های خورشیدی هیبریدی پربازده، این موضوع فعالیت محققان در این زمینه را تشکیل می‌دهد.

بر اساس این گزارش و به نقل از نانو، این ابزار در واقع ترکیبی از ابزار پرتوگاما و سیستم کاتدپراکنی پیشرفته PVD(رسوب‌دهی بخار پلاسما) است که قابلیت خلأ بسیار بالای این دستگاه (5*10 -9Torr) که دو برابر دیگر دستگاه‌های کاتدپراکنی تجاری موجود است و امکان ساخت فیلم‌های آلومینیومی یکنواخت را فراهم می‌کند.

این فیلم‌ها پس از فراوری مجدد، غشاهای آلومینیومی بسیار متخلخلی را روی مواد پایه مختلف تشکیل خواهند داد و امکان استفاده از چهار هدف کاتدی همزمان در این ابزار، موجب می‌شود تا رسوب‌دهی لایه‌های سدکننده و سایر فیلم‌های درون لایه‌ای دیگر با سهولت بیشتری انجام شود که چسبندگی خوبی را بین ساختارهای فعال این پیل‌های خورشیدی ایجاد می‌کند.

با توجه به کیفیت بالای رسوب‌دهی این ابزار گاما می‌توان در آزمایش‌های متنوع کاتدی دیگر هم از آن استفاده کرد که به کمک این ابزار پیشرفته امکان انجام برنامه‌های تحقیق و توسعه و تولید در زمینه نانومهندسی، از جمله روش پیشگامانه و پیشرفته رشد دقیق نانولوله‌های کربنی در دماهای قابل مقایسه با روش‌های تولید نیمه‌رساناها فراهم می‌شود

پیل های خورشیدی

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند.

یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.