بهره برداری از این منبع انرژی است.

۱-۲ سلول‌های فتوولتایی

اساس تبدیل انرژی خورشیدی به برق،اثر فتوولتاژ است که در آن فوتون اختلاف پتانسیل بوجود می آورد. این سلولها دارای سه فناوری هستند . اولی بر اساس مواد کانی از جمله سیلسیم و ژرمانیوم است. این فناوری اکنون تجاری شده و در صنایع مختلف از جمله هواوفضا،خودروسازی ، مسکن و … کاربرد زیادی دارد. این فناوری بازده بالایی برای تبدیل انرژی خورشیدی دارد، حتی به بالای ۵۰% نیز رسیده ولی مشکل اصلی آن گرانی مواد اولیه و مراحل ساخت است. در سلولهای کانی در اثر جذب فوتون ، الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش رفته، جای خالی الکترون در نوار ظرفیت ، همان حفره یا حامل بار مثبت است. سپس حاملهای بار به طرف آند و کاتد سلول حرکت می کنند. فناوری دوم بر اساس مواد آلی است . این فناوری اکنون در مرحله تحقیقاتی قرار دارد . از جمله مشکلات‌ آن گرانی مواد اولیه،بازده کم ، طول عمر سلول و مواد مناسب با گاف انرژی کم است. مزیت این فناوری راحتی و ارزانی مراحل ساخت است.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

مکانیزم تولید جریان در مواد آلی متفاوت از مواد کانی است.در مواد آلی بر اثر جذب فوتون ، یک زوج مقید الکترون-حفره تولید می شود،نام این زوج مقید اگزیتون است .این اگزیتون هنگام رسیدن به یک ماده آلی دیگر تجزیه شده و به الکترون و حفره نامقید تبدیل می شود. سپس این حاملها به سوی آند و کاتد حرکت می کنند.مواد آلی نیمه‌رسانا که به عنوان ماده‌ی فعال در سلول‌های فتوولتایی آلی به کار می‌روند، دارای گاف نوار در حدود ۲ الکترون‌ولت هستند. در حالی که این عدد برای نیمه‌رساناهایی مانند سیلیکون در حدود ۱٫۲ الکترون‌ولت است. به این ترتیب مواد آلی قادر به جذب بخش قابل توجهی از طول موج‌های طیف تابشی خورشید نخواهند بود.یافتن مواد جدید با گاف انرژی کم ،یکی از مشکلات این فناوری است.با بهره گرفتن از مهندسی مولکولی و ابزارهای آن آز جمله MD,DFT می توان تا حدود زیادی مشکلات این حوزه را حل کرد.فناوری سوم ترکیبی از دو فناوری قبل است.ولی این فناوری نیز در مرحله تحقیقاتی قرار دارد.در این فناوری هم از مواد آلی و هم از کانی استفاده می شود.

۱-۳ انواع مواد در سلولهای آلی

مواد آلی متنوعی در این سلولها استفاده میشود از جمله انواع پلیمرها-مولکولهای کوچک-مولکولهای بزرگ و کریستالهای مختلف . در جدول۱-۲ انواع مواد فهرست شده است.

جدول۱-۲مواد سلولهای آلی خورشیدی.
در شکل۱-۲ ساختار برخی از این مواد نشان داده شده. علاوره بر این مواد، مواد دیگری از مهندسی مولکولی برای سلول های خورشیدی پیشنهاد شده.برخی از این مواد در شکل۱-۳ نشان داده شده .

شکل۱-۳برخی ساختارهای بدست آمده از مهندسی مولکولی.]۴[
این مواد چون هنوز تولید نشده ،نامی برای آنها در نظر گرفته نشده است.این مواد دارای گاف انرژی کمی بوده و بسیار مناسب برای سلولهای آلی هستند.در جدول ۱-۳ ترارهای انرژی این مواد نشان داده شده.

جدول۱-۳ ترارهای انرژی.]۴[
به علت گرانی مواد سلولهای آلی، داده های تجربی برای این مواد بسیار محدود است. یک از اهداف این پایان نامه محاسبه خواص مختلف این مواد است ،از جمله خواص ترمودینامیکی و ساختاری .در اثر جذب فوتون در مواد دهنده ،در این مواد اگزیتون تولید شده.این اگزیتون هنگام رسیدن به مواد گیرنده تجزیه می شود و الکترون به ماده گیرنده رفته و حفره در دهنده باقی مانده.پس اکنون در محیط فعال که شامل مواد دهنده وگیرنده است،دریایی از الکترون و حفره آزاد داریم.موادی که فقط رسانای حفره یا الکترون هستند،کار صافی را انجام می دهند و مانع از عبور الکترون به سوی آند و حفره به سوی کاتد شده.در شکل۱-۴ این مکانیزم نشان داده شده.