Ara bant yapılı güneş pillerinin sonlu fark metodu ile modellenmesi
Modelling intermediate band solar cell using finite difference method
- Tez No: 312767
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. TUĞBA SELCEN NAVRUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Bu çalışmada, yarı-iletken malzemenin baz bölgesine yerleştirilen bir ara bant (AB) sayesinde yarı iletkene üç farklı enerji aralığı kazandıran ve dolayısıyla çıkış gerilimi düşmeden daha fazla enerji aralığındaki fotonların soğurulmasına imkan sağlayan Ara bant Yapılı Güneş Pili (ABGP), sonlu fark metodu kullanılarak matematiksel olarak yeniden modellenmiştir. Gerekli integral hesaplamaları yamuk yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Sonlu fark metodu kullanarak elde ettiğimiz denklemler Gauss Eleme metodu kullanılarak çözülmüştür. Bu hesaplamalar sonucu, ABGP'de mobilitenin, ışık konsantrasyonunun, enerji durum yoğunluğunun, baz bölgesi kalınlığının ve AB enerji seviyesinin verim üzerindeki etkileri elde edilmiştir. Ayrıca bu parametrelerin taşıyıcı yoğunluğu ve akım yoğunluğu değerlerinin baz bölgesi boyunca değişimlerini nasıl etkilediği incelenmiştir. Hesaplamalarda ABGP için optimum band aralığı olan 1.95 eV kullanılmıştır ve nonlineerlik etkisi ihmal edilerek literatür ile uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Buna göre, enerji durum yoğunluğu değeri 1019 cm-3 ve mobilite 2000 cm2/Vs'nin üzerinde olduğunda maksimum verim %63.8 olarak elde edilmektedir. Enerji durum yoğunluğu 1017 cm-3 ve mobilite 200 cm2/Vs'nin altına indiğinde verimde önemli oranda azalma tespit edilmiştir. Verimin ışık konsantrasyonu ile logaritmik bir artış sergilediği tespit edilmiştir. Optimum soğurma sağlanabilmesi için, optimum baz bölgesi kalınlığının mobilitenin 200 cm2/Vs'den büyük değerleri için 5 µm olması gerektiği gözlenmiştir. AB enerji seviyesininse detaylı denge modeli ile hesaplanan 0.71 eV'da bulunduğu bu yöntemle de gösterilmiştir. Emitter etkisi modele dahil edilerek, emitter kalınlıklarının verime etkisi elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The Intermediate band solar cell which is obtained through disposing an intermediate band into the base region of semiconductor material and gained three different energy intervals thus providing more energy interval photon absorbing without decreasing output voltage, is mathematically remodeled by using finite difference method. Necessary integral equations are solved using trapezoidal rule. The equations that we obtained using finite difference method are solved using Gauss elimination method. As a result of these calculations, the effects of carrier mobility?s, light concentration, density of states, base region width and intermediate band energy level on the efficiency are obtained. Besides, the effects of these parameters, on the carrier concentration and current density variations along the base region are also investigated. The optimum band gap value of 1.95 eV is used during calculations and it is seen that the results are in agree with literature with neglecting nonlinear effect. The maximum efficiency value is obtained as 63.8% when the density of states is equal or over to 1019 cm-3 and the mobility is higher than 2000 cm2/Vs. An important amount of decrement in the efficiency is seen when the density of states is lower than 1017 cm-3 the mobility is lower than 200 cm2/Vs. It is obtained that efficiency shows a logarithmic increment with the light concentration. It is observed that the optimum base width should be 5 µm to ensure optimum absorption when the mobility is higher than 200 cm2/Vs. It is shown that the same optimum intermediate band level of 0.71 eV is found using finite difference method. Finally, the effects of emitters are added to the model and the effect of emitter thickness on the efficiency is investigated.
Benzer Tezler
- Kuantum noktalı ara bant yapılı güneş pillerinin tasarımı ve verim optimizasyonu
Design and optimization of efficiency in quantum dot intermediate band solar cells
VOLKAN KIZILOĞLU
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN SARITAŞ
- An experimental investigation of high purity single walled carbon nanotubes as transparent electrode materials
Tek duvarlı karbon nanotüp saflaştırması ve geçirgen elektrot oluşturulması konusunda deneysel çalışmalar
MOZHGAN LAKI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÜLKÜ ARICI
- Electron-selective contacts for N-type crystalline silicon solar cells: A study on an ultrathin zirconium oxide layer
Elektron-taşıyıcı kontaktlar N-tipi kristal silikon güneş hücreleri için: Ultra ince zirkonyum oksit katmanı üzerine bir çalışma
LOAY AKMAL MOSTAFA KAMAL MADBOULY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Arabant yapılı güneş pillerinde verim optimizasyonu
Efficiency optimizastion in intermediate band solar cells
TUĞBA SELCEN NAVRUZ
Doktora
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. MÜZEYYEN SARITAŞ
- Ara bant yapılı güneş pil veriminin ara bandın doluluk oranıyla değişimi
The efficiency variation in intermediate band solar cells due to the occupation factor of (IB) level
VOLKAN KIZILOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN SARITAŞ