Enhancing performance of solar cells via wavefront shaping
Dalgaönü şekillendirme ile güneş hücrelerinin performansını artırma
- Tez No: 763330
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE YÜCE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Energy, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Güneş enerjisi, enerji ihtiyacımızı karşılamak için büyük bir potansiyele sahiptir. Ancak Güneş'in geniş bant yapısı nedeniyle, güneş hücreleri verim kayıpları yaşamaktadır. Tek eklemli GaAs güneş hücresi için ölçülen en yüksek verim 27.6% olarak kaydedilmiştir [1]. Daha önceki çalışmalarda, geniş bant ışık, Güneş'in tam spektrumunu kullanmak amacıyla deneysel olarak üç bant aralığına ayrılmış ve konsantre edilmiştir, ve özel bir kırınım optik eleman (SpliCon) elde edilmiştir [2]. Bu tezde, güneş hücrelerinin ve fotodedektörlerin performansını artırmak için optik elemanlarla, GaAs güneş hücresiyle ve Si/InGaAs fotodedektörlerle ışığı odaklamak için bir sistem tanıtıyoruz. Geniş bant ışık birçok optik elemandan geçtikten sonra, bir uzaysal ışık modülatörü (SLM) aracılığıyla yanal olarak yerleştirilmiş GaAs güneş pili ve Si/InGaAs fotodetektörleri üzerinde uzaysal olarak kontrol edilir. SLM'in her bir pikselini sırayla tarayarak gelen ışığın fazını değiştiririz ve sonuç olarak GaAs güneş hücresinin ürettiği akımı artırırız. GaAs güneş hücresinden okunan kısa devre akımı en az ∼6% ve en fazla ∼11% artmıştır. Maksimum güç noktasında, okunan akım ∼10% değerinden ∼20% değerine kadar artış göstermiştir, bu sırada ise farklı süperpiksel sayıları için güç çıktısı ∼6% değerinden ∼14% değerine kadar artmıştır. Si ve InGaAs fotodedektörleri için, sırasıyla ∼ 6% değerinden ∼13% değerine ve ∼9% değerinden ∼16% değerine kadar karekök ortalama voltaj değeri artmıştır.
Özet (Çeviri)
Solar energy has a great potential to provide for our energy demand. However, due to the broadband nature of the Sun, solar cells encounter efficiency losses. For single-junction GaAs solar cells, the efficiency is measured as 27.6% at most [1]. Previously, the broadband light is experimentally split and concentrated to chosen positions on the CCD camera as three sub-bands to utilize the full spectrum of the Sun, and a particular type of diffractive optical element (SpliCon) is obtained [2]. In this thesis, we demonstrate a system with optical elements, a gallium arsenide (GaAs) solar cell and Si/InGaAs photodetectors for the concentration of the broadband light (360 - 2600 nm) to increase the performance of the solar cell and photodetectors. After passing through several optical elements, broadband light is spatially controlled on laterally arranged GaAs solar cell and Si/InGaAs photodetectors via a spatial light modulator (SLM). By sequentially scanning each pixel of the SLM, we alter the phase of the incident light, and consequently, we increase the electrical current generated by GaAs solar cell. We obtain an excess ∼6% to ∼11% short-circuit current read from GaAs. At the maximum power point, the excess current varies from ∼10% to ∼20%, while the power output increases from ∼6% to ∼14% for the different numbers of superpixels. For Si and InGaAs photodetector, we achieve ∼6% to ∼13% and ∼9% to ∼16% RMS voltage value, respectively.
Benzer Tezler
- Güneş enerjisi destekli evsel elektrik ihtiyacının matematiksel modellenmesi - sistemin performans analizi
Mathematical modelling of solar energy based domestic electrical needs and the performance analysis of the system
MUHAMMED GÜLSEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiBingöl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAZİM PIHTILI
- Solution-processed thin film deposition and characterization of multinarychalcogenides: Towards highly efficient Cu2BaSn(S,Se)4 solar devices
Solüsyon yöntemiyle sentezlenmiş çok elementli kalkojenitlerin ince film kaplama ve karakterizasyonu: Yüksek verimli Cu2BaSn(S,Se)4 bazlı güneş soğuran cihazlara doğru
BETÜL TEYMUR
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiDuke UniversityMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVİD B.MİTZİ
- Plasmon-enhanced dye sensitized solar cells
Plasmonik nanoparçacık katkılı boyaya duyarlı güneş pilleri
HÜSNA AKIN
- Fabrication and characterization of P3HT-WO3 hybrid thin films and device applications
P3HT-WO3 hibrit ince filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
FATMA BEYZA YEDİKARDEŞ ER
Doktora
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ZAYİM
PROF. DR. MUSTAFA ALTUN
- Ion implantation for homogeneous and selective emitter formation on single crystal solar cells
İyon implantasyonu ile tek kristal güneş hücrelerinde homojen ve seçici emitter oluşumu
MUSTAFA BÜYÜKGÜZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
DR. BÜLENT ARIKAN