دانلود پایان نامه دوره کارشناسی ناپیوسته ساختار سلولهای خورشیدی

اختصاصی از فی دوو دانلود پایان نامه دوره کارشناسی ناپیوسته ساختار سلولهای خورشیدی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه دوره کارشناسی ناپیوسته برق گرایش الکترونیک

موضوع:

ساختار سلولهای خورشیدی

چکیده:

انرژی خورشیدی یکی از منابع تأمین انرژی رایگان، پاک و عاری از اثرات مخرب زیست محیطی است که از دیرباز به روش های گوناگونی مورد استفاده بشر قرار گرفته است. بحران انرژی در سالهای اخیر، کشورهای جهان را بر آن داشته که با مسائل مربوط به انرژی، برخوردی متفاوت نمایند که در این میان جایگزینی انرژی های فسیلی با انرژی های تجدیدپذیر از جمله انرژی خورشیدی به منظور کاهش و صرفه جویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوانی روبه رو شده است.

سلول های خورشیدی در دو دسته یک و چند پیوندی قرار می گیرند عملکرد هر دو شبیه به هم بوده و تنها تفاوتی جزئی در ساختار دارند که باعث می شود انرژی تولیدی در لایه های مختلف یک سلول چند پیوندی با یکدیگر تطبیق داشته باشد سلول ها در دسته بندی گوناگونی قرار می گیرند که شامل سلول مبتنی بر کریستال سیلیکونی، سلول مبتنی بر سیلیکون لایه نازک غیر کریستالی، سلول مبتنی بر مواد آلی، سلول مبتنی بر کریستال های مایع و سلول خورشیدی پلیمری است که برخی از آنها طراحهای آزمایشگاهی هستند.

ولتاژ و جریان تولیدی سلول بستگی به ساختار آنها دارد که می تواند سری یا موازی باشد. مسئله پراهمیت که یک سلول خورشیدی بازده خروجی آن است بازده نشان دهنده میزان توانایی یک سلول در جذب تبدیل فوتون نور خورشید است. بازده در اثر عواملی تغییر می کند که این عوامل شامل ضریب تراکم، بازده کوانتوم، اثر ترمودینامیک، زاویه سلول نسبت به خورشید و میزان تابش است.

برای کاهش اثرات تأثیر گذار بر بازده و بالا بردن راندمان سلول خورشیدی از ردیاب ها استفاده می شود ردیاب ها سلول ها را همواره در جهت مناسب با خورشید قرار می دهند ردیاب ها بر دو دسته تک محوره و دو محوره تقسیم می شوند. سلول خورشیدی در کاربردهای متفاوتی اعم از DC یا AC استفاده می شود بنابراین نیازمند المان های در تبدیل و ذخیره انرژی هستند خروجی یک سلول خورشیدی DC است بخش اعظم این المان ها به این قسمت بستگی دارد که شامل کنترلر شارژ، باتری، اینورتر و در بخش AC شامل پنل سرویس الکتریکی و اندازه گیر شبکه است.                   

 1-1 مقدمه    3
1-2 تعریف     3
1-3 تاریخچه     3
1-4 ساختار سلول خورشیدی     4
1-4-1 سلول تک پیوندی    4
1-5 مزیت سلیکون    5
1-6 سلول چند پیوندی    7
1-7 اتصال تونلی     9
1-8 لایه پنجره ای و لایه زیرین    10
1-9 نحوه عملکرد سلول خورشیدی     10
1-10مدار معادل سلول خورشیدی    12
1-11معادله مشخصه     12
فصل دوم: انواع سلول خورشیدی
2-1 مقدمه    15
2-2 سلول های مبتنی بر کریستال سیلیکونی     15
2-2-1 سیلیکون تک کریستالی     15
2-2-2 سیلیکون چند کریستالی     16
2-2-3 String Ribbon    16
2-3 سلول های خورشیدی مبتنی بر سلیکون لایه نازک غیرکریستالی    17
2-3-1 Amorphous Silicon    17
2-4 کادمیوم- تلوروید    18
2-5 مس ایندیم گالیوم سلنید    18
2-6 اتصال چندگانه گالیوم آرسنید    19
2-7 سلول های خورشیدی مبتنی بر مواد آلی     20
2-7-1 سلول های خورشیدی حساس به رنگ(DSSC)    20
2-8 سلول های خورشیدی مبتنی بر کریستال مایع    22
2-9 سلول های خورشیدی پلیمری    22
2-10 مقایسه    23
فصل سوم: بازده و عوامل تأثیر گذار بر آن
3-1 مقدمه    25
3-2 ولتاژ و جریان    25
3-2-1 تئوری مشخصه I-V    27
3-2-2 منحنی I-V    28
3-2-3 بازده     29
3-3 عوامل تأثیرگذار بر بازده     30
3-3-1 ضریب تراکم    30
3-3-2 بازده کوانتوم    31
3-3-2-1 انواع بازده کوانتوم    33
3-3-3 اثر ترمودینامیک    33
3-3-4 زاویه سلول نسبت به خورشید    34
3-3-5 میزان تابش     35
فصل چهارم: ردیاب های خورشیدی
4-1 مقدمه    37
4-2ردیاب خورشیدی    38
4-3 طبقه بندی ردیاب های فتوولتایکی    40
4-3-1ردیاب استاندارد فتووکتایک    40
4-3-2 دقت مورد نیاز    40
4-3-3 پشتیبانی    41
4-3-4 ردیاب فتوولتایک متمرکز شده     41
4-3-5 دقت مورد نیاز    41
4-3-6 پشتیبانی    41
4-4 منعکس کننده     41
4-5 متمرکز کننده    43
4-6 انواع پنل های ثابت    44
4-6-1 براکت    44
4-6-2 ستونی    44
4-6-3 زمینی     45
4-6-4 ساختاری    45
4-7 انواع ردیاب    46
4-7-1 ردیاب تک محوره    46
4-7-1-1 ردیاب تک محوره افقی(HSAT)    47
4-7-1-2 ردیاب تک محوره عمودی(VSAT)    48
4-7-1-3 ردیاب های تک محوره مایل (TSAT)    48
4-7-1-4 ردیاب تک محوره ستونی (PSAT)    49
4-7-2 ردیاب های دو محوره     49
4-7-2-1ردیاب دو محوره مایل (TTDAT)Tip – Tilt    50
4-7-2-2 ردیاب دو محوره (Azmiath – Altiude)     50
4-8 انتخاب نوع ردیاب     51
4-9 راه انداز ردیاب    51
4-9-1ردیاب فعال    51
4-9-1-1 انواع روشنایی روز فعال    53
4-9-1-1-1 حلقه بسته    53
4-9-1-1-2 حلقه باز    53
4-9-2ردیاب غیرفعال    53
4-9-3 ردیاب زمانی – تاریخی     55
4-10 نتیجه گیری فصل    55
فصل پنجم: المان های تبدیل و ذخیره انرژی
5-1 مقدمه    57
5-2 کنترلر شارژ    58
5-2-1 انواع کنترلر شارژ    58
5-2-1-1 ساده     58
5-2-1-2 مدولاسیون پهنای باند(Pwm )    59
5-2-1-3 ردیاب حداکثر نقطه توان ( MPPT)    60
5-3 باتری     61
5-3-1مکان باتری     61
5-3-2 پارامترهای باتری     61
5-3-2-1 آمپر ساعت    61
5-3-2-2 سربار سیستم(اضافه بار)    62
5-3-2-3 روزهای ذخیره    62
5-3-2-4 دما    62
5-3-2-5 عمق تخلیه(DOD)    62
5-4 انتخاب سایز باتری    63
5-5 اینورتر    64
5-5-1 اینورتر مستقل     64
5-5-2 اینورتر همزمان     65
5-5-2-1 اندازه گیر شبکه    65
5-5-2-2 استفاده از روش تغذیه در تعرفه    66
5-5-3 اینورتر چند کاره     67
5-6 اصلاح و تعدیل موج سینوسی اینورتر    67
5-6-1 تعدیل موج سینوسی     67
5-6-2 اصلاح موج سینوسی    68
5-7 تداخل     68
5-8 پنل سرویس الکتریکی     68
5-9 اندازه گیر شبکه     69
5-10 نتیجه گیری    70
فصل ششم : نتیجه گیری
6-1 مقدمه    72
6-2 طول عمر     72
6-3 قیمت     73
6-4 سلول خورشیدی در ایران    73
6-4-1 عدم آگاهی جامعه     74
6-4-2 قانون    74
6-4-3 فضا و مکان مناسب    74
6-4-4 تحریم    75
6-5 لیست شرکت های تولید کننده در ایران    75
6-6 صرفه اقتصادی    76
6-7 ویژگی های استفاده از انرژی خورشیدی     76
6-8 کاربرد انرژی خورشیدی    77
منابع     78
واژه نامه    79                                                                             

 تعداد صفحات پایان نامه: 87

فرمت پایان نامه: ورد و قابل ویرایش

دانلود مقاله آبگرمکن خانگی خورشیدی

اختصاصی از فی دوو دانلود مقاله آبگرمکن خانگی خورشیدی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

جالب است بدانید که گرمایش آب و فضا مجموعاً بیش از 80% انرژی را در ساختمان‌ها مصرف می‌کند و بنابراین بیش از یک سوم کل انرژی مصرفی جهان در جهت گرمایش مصرف می‌شود. از این میان گرمایش آب به طور متوسط 20 تا 30 درصد کل انرژی مصرفی در خانه را مصرف می‌کند.بنابراین با استفاده از آبگرمکن خورشیدی می‌توان سالیانه 70% انرژی مورد نیاز برای گرمایش آب را تامین کرد.

بخش اصلی یک آبگرمکن خورشیدی کلکتور آن است که خود شامل یک ورق است که به‌وسیله تابش کلی خورشید حرارت یافته و حرارت خود را به یک سیال جذب کننده (مانند آب ) که داخل لوله در حال جریان است، منتقل می‌کند. رنگ این ورق همیشه تیره انتخاب می‌شود و دارای پوشش خاصی است که بتواند ضریب جذب انرژی را به حداکثر و ضریب پخش را به حداقل برساند. برای رسیدن به دمای بالا، مجموعه ورق و لوله‌ها را در داخل یک جعبه عایق با روکش شیشه قرار می‌دهند تا از اثر گلخانه‌ای بتوان استفاده کرد.
آبی که با این روش گرم می‌شود، بر اثر اختلاف دما و با گردش طبیعی وارد یک تانک دوجداره شده و آب مخزن را گرم می‌کند. این آب گرم شده یا به طور مستقیم به مصرف گرمایش خانوار می‌رسد و یا توسط یک مبدل حرارتی دمای آب مصرفی خانواده را افزایش می‌دهد. شکل زیر طرح ساده ای از این آبگرمکن را نشان می‌دهد:

انواع کلکتورهای خورشیدی
کلکتور‌های تخت Flat-plate collectors
این کلکتور ساده‌ترین و پر استفاده‌ترین نوع کلکتور به‌شمار می‌رود. ساختار آن به شکل یک جعبه مستطیل شکل بوده که در داخل آن یک صفحه جاذب فلزی از جنس مس یا آلومینیوم با پوششی به رنگ‌های خاص است. این صفحه، جاذب انرژی حرارتی خورشید است. در زیر صفحه، لوله‌های کوچکی قرار گرفته که آب یا سیال انتقال حرارت در آن‌ها جریان دارد. اطراف کلکتور به منظور کاهش اتلاف حرارتی عایق بندی شده است. روی سطح جعبه نیز از پلاستیک شفاف یا شیشه پوشیده شده است.

کلکتورهای تحت خلا Evacuated-tube collectors
این کلکتور از تعدادی لوله دو جداره شفاف موازی تشکیل شده است که در داخل آن یک تیوب با پوششی از ماده جاذب قرار دارد. هوا از فضای بین دو جداره خارج گردیده وخلا ایجاد شده از اتلاف حرارت جلوگیری می‌کند. مزیت این نوع کلکتور توانایی در ایجاد دمای بالاتر می‌باشد.

کلکتورهای سهموی Concentrating collectors
این کلکتور‌ها سطح آینه ای داشته و برای تجمع انرژی خورشیدی بر روی تیوب جاذب که شامل سیال انتقال حرارت است، به‌کار می‌رود.

کاربرد انرژی خورشیدی در جهان
تا سال 2005 بیش از 150 میلیون متر مربع معادل 7/92 گیگاوات ساعت، کلکتور گرمایشی نصب شده است. مجموع کلکتورهای نصب شده در سال 2005 نسبت به سال 2003 در حدود 130% افزایش یافته است. بزرگ‌ترین تولیدکنندگان کلکتورهای گرمایشی به ترتیب چین، امریکا، ژاپن و ترکیه هستند. تقریباً بیش از 90%‌رشد مصرف کلکتورهای گرمایشی در چین اتفاق می‌افتد. مجموع هزینه صرف تحقیقات در این زمینه در کشورهای عضو آژانس بین المللی انرژی تا سال 2005 بیش از 3.5 میلیارد دلار بوده است.
برنامه‌های شرکت بهینه سازی در زمینه به‌کار گیری آبگرمکن‌های خورشیدی
شرکت بهینه‌سازی مصرف سوخت در شهرها و روستاهایی که دارای شرایط اقلیمی مناسب برای نصب هستند، پروژه‌هایی را انجام داده و طرح استفاده از آبگرمکن خورشیدی خانگی و آبگرمکن خورشیدی عمومی (حمام خورشیدی) را در دست اقدام دارد . در این راستا پروژه‌های تعریف شده در بخش ساختمان شرکت بهینه سازی مصرف سوخت در زمینه آبگرمکن‌های خورشیدی خانگی و عمومی به صورت زیر است:
فاز اول:
نصب و راه اندازی 350 آبگرمکن‌های خانگی و 3 حمام عمومی (اتمام یافته)

فاز دوم:
ساخت و توزیع 10000 آبگرمکن خانگی و 10 حمام عمومی (اتمام یافته)
در طی این فاز 3 میلیون دلار به عنوان یارانه دولتی به مصرف کنندگان پرداخت شده است.
فاز سوم (در حال اجرا):
(دوره پنج ساله) ساخت توزیع 7840 دستگاه آبگرمکن خانگی و 1000 حمام عمومی که در آن 97/19 میلیون دلار بودجه به عنوان یارانه دولتی به مصرف کننده پرداخت می‌شود. (در حال اجرا)
آبگرمکن‌های عمومی در کلیه اماکن عمومی کشور که فاقد لوله‌کشی گاز طبیعی هستند، با پرداخت یارانه‌ای بالغ بر 20 میلیون تومان به ازای هر دستگاه آبگرمکن عمومی 100 نفره نصب می‌شوند.
آبگرمکن‌های خانگی در کلیه مناطق کشور و با پرداخت یارانه‌ای به ازای هر نفر 36000 تومان نصب می‌شوند
چکیده
در این مقاله تاثیر تراکم گرد و غبار بر عملکرد کلکتورهای سهموی خورشیدی بررسی شده است.اصول کار بر این منوال است که ابتدا مقادیر ضریب عبور شیشه ها در حالتهای مختلف از نظر میزان آلوده بودن به گرد وغبار اندازه گیری شده و مقدار ضریب تصحیح نوری در حالتهای مختلف حساب شده است.سپس از طریق شیه سازی کامپیوتری تاثیر گرد و غبار بر عملکرد کلکتور خورشیدی بررسی شده است.در خاتمه میزان کاهش راندمان کلکتور در اثرگرد و غبار مشخص شده و درصد کاهش راندمان عملی کلکتور خورشیدی نسبت به راندمان تئوری بیان شده است.

واژه های کلیدی: کلکتورخورشیدی-راندمان نوری وحرارتی-گردوغبار
فهرست علائم
A مساحت معادل کلکتور (Aperture Area )
Ar سطح مقطع لوله گیرنده
FR فاکتور جابجایی گرما
Frt ضریب تصحیح نوری
Fr ضریب تصحیح انعکاسی
Ft ضریب تصحیح عبوری
Ib تابش مستقیم خورشید
K(q) زاویه برخورد اصلاحی
qu انرژی مفید جذب شده بر واحد سطح کلکتور
Ta درجه حرارت محیط
Ti درجه حرارت روغن ورودی به کلکتور
UL ضریب افت حرارتی
فهرست علائم یونانی
g ضریب دریافت
hc راندمان حرارتی
ho راندمان نوری
r ضریب انعکاس آینه ها
(ta)n ضریب جذب - عبور نرمال
مقدمه
انرژی مفید جذب شده درکلکتورهای سهموی خورشیدی و راندمان این سیستمها در عمل ، همواره کمتر از مقدار محاسبه شده توسط روابط تئوری می باشد . از دلایل این اختلاف می توان به انواع نواقص و خطاها درهنگام ساخت اشاره کرد . انحراف آینه ها از حالت سهموی ، پخش نور بازتاب شده توسط آینه ها ، عدم قرارگیری لوله گیرنده درکانون آینه ، عدم ردیابی خورشید و... از جمله مواردی است که می توان برشمرد [1و2] . علاوه برخطاهای فوق تاثیر گرد وغبار و تراکم آن برروی سطوح شیشه ای (آینه ها و لوله شیشه ای ) سبب کاهش نرخ میزان انرژی دریافتی در کلکتورهای سهموی خطی می شود . و این پدیده به نوبه خود سبب کاهش میران راندمان عملی این سیستمها می شود [3و4] . البته میزان گرد وغبار با توجه به شرایط محیطی و محل قرارگیری کلکتور ، اثرات متفاوتی برکارکرد آن می گذارد و برای تعیین تاثیر آن بر کارکرد کلکتور نیاز به اطلاعات آماری روزها مختلف سال در مکانهای مختلف می باشد . در سالهای اخیر براساس سیاست معاونت انرژی وزارت نیرو در بهره برداری از انرژیهای تجدید پذیر ، اقدام به ساخت نیروگاه خورشیدی پایلوت 250 کیلوواتی شیراز شده است . از آنجا که مهمترین عنصر این نیروگاه ، کلکتورهای آن می باشد ، قبل از ساخت آن یک کلکتور خورشیدی نمونه ساخته شده که درحال حاضر درمرحله آزمایش می باشد . دراین مقاله سعی شده است تا با اطلاعات بدست آمده از کارکرد کلکتور سهموی نیروگاه خورشیدی شیراز رابطه ای برای راندمان این دستگاه ارائه شود و در ساخت نیروگاه از اطلاعات بدست آمده از کارکرد کلکتور استفاده گردد .
تئوری
در شکل 1 طرح شماتیکی از سیکل الحاقی رسم شده است . این سیکل شامل کلکتور خورشیدی ، مخزن ذخیرة روغن ، پمپ ، لوله های اتصال و شیرهای تنظیم جریان می باشد . در ضمن سیکل به وسایل اندازه گیری دبی جریان و دمای روغن ، سرعت باد ، شدت تابش مستقیم خورشید مجهز می باشد.
شکل 1- طرح شماتیکی از سیکل کلکتور خورشیدی
تصویر کلکتور خورشیدی در شکل 2 نشان داده شده است. هر کلکتور خورشیدی سهموی دارای یک سری آینه های خمیده می باشد که پرتوهای تابیده شده را بر روی لولة گیرندة انرژی متمرکز می کنند . کل این مجموعه بر روی یک سازة نگهدارنده نصب می شود و توسط یک سیستم ردیاب ، خورشید را در طول روز تعقیب می کند . انرژی پرتوهای خورشید توسط لولة گیرنده جذب شده وبه روغن انتقال می یابد و بدین طریق دمای روغن در سیکل افزایش می یابد.
شکل 2- کلکتور خورشیدی سهموی دانشگاه شیراز
مشخصات عمومی کلکتور عبارتند از :
عرض کلکتور340 سانتیمتر ، طول کلکتور 25 متر ، زاویه دور (rim angle)90 درجه ، فاصله کانونی 88 سانتیمتر ، قطر خارجی لولة جاذب 2/4 سانتیمتر ، قطر داخلی لولة جاذب 5/3 سانیتمتر ، قطر خارجی پوشش شیشه ای 7 سانتیمتر ، ضخامت لولة شیشه ای 3 میلیمتر،ضریب جذب لولة گیرنده 0.94 ، در دمای 300 درجة سانتیگراد ضریب صدور لولة جاذب 25/0 می باشد .
راندمان کلکتور از موازنه انرژی برلوله گیرنده بدست می آید که می توان آنرا بصورت نسبت نرخ انرژی مفید به شدت تابش مستقیم برواحد سطح کلکتور تعریف کرد
FR ، UL و ho سه پارامتر مهم در طراحی کلکتورهای سهموی می باشند . فاکتورجابجایی گرما ( FR ) ، راندمان لوله گیرنده انرژی می باشد وقتیکه بصورت یک مبدل حرارتی در نظر گرفته شود و بیانگر قابلیت سیال از نظر انتقال میزان انرژی تشعشعی جذب شده می باشد . ضریب افت حرارتی ( UL ) به میران افت حرارتی از لوله گیرنده بصورت هدایتی ، جابجایی و تشعشی بستگی دارد . ho راندمان نوری کلکتور به ضریب انعکاس آینه ها ، ضریب عبور لوله شیشه ای ، ضریب جذب لوله گیرنده انرژی و خطاهای اپتیکی بستگی دارد
روابط (1) و(2) بیانگر راندمان حرارتی و راندمان نوری کلکتور می باشند . درروابط فوق ضریب انعکاس آینه ها و ضریب عبور لوله شیشه ای در حالت تمیز و نو در نظر گرفته شده است و اثرات گرد و غبار که درعمل باعث کاهش راندمان سیستمهای خورشیدی می شود ، منظور نشده است . برای اینکه مقادیر بدست آمده از رابطه (1) با واقعیت مطابقت بیشتری داشته باشد رابطه (1) بصورت زیر اصلاح می شود
Frt ضریب تصحیح نوری بیانگر نرخ کاهش راندمان نوری کلتور می باشد که بصورت حاصلضرب ضریب تصحیح انعکاسی در ضریب تصحیح عبوری تعریف می شود .
Ft نسبت ضریب عبور لوله شیشه ای در عمل به ضریب عبور لوله شیشه ای نو و تمیز و Fr نسبت ضریب انعکاس آینه ها در عمل به ضریب انعکاس آینه های نو و تمیز می باشد . ضریب تصحیح نوری به موقعیت نصب کلکتور ، وضعیت آب و هوایی محیط ، تعداد شستوهای انجام شده در مدت زمان مشخص و مرغوبیت جنس مواد از نظر طول عمر و کارکرد مناسب بستگی دار

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله 15   صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

تعیین اندازه بهینه دهانه گیرنده محفظه ای کلکتور بشقابی خورشیدی با نرم افزار CATIA

اختصاصی از فی دوو تعیین اندازه بهینه دهانه گیرنده محفظه ای کلکتور بشقابی خورشیدی با نرم افزار CATIA دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود مقاله نهمین کنگره مهندسی بیوسیستم و مکانیزاسیون اردیبهشت 94 تهران، کرج

دانلود مقاله پیل خورشیدی

اختصاصی از فی دوو دانلود مقاله پیل خورشیدی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

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 لایة فتالوسی‌آنین و یک لایة 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 لایة محافظ خیلی نازک برای جلوگیری از ورود آب و اکسیژن، دوام و طول عمر آن را بهبود دادند.
هدف نهایی این شرکت‌ها، توسعة 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 زمینة 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) ـ 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 پیشرفتة 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.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله 44  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

مقاله ای درباره انرژی خورشیدی

اختصاصی از فی دوو مقاله ای درباره انرژی خورشیدی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)


تعداد صفحه:16

فهرست:

  انرژی خورشیدی

آینه ها و جعبه های داغ :

  امروزه می دانیم که سرچشمه غالب شکلهای گوناگون انرژی مورد استفاده ما انرژی خورشیدی

  است . منشاء سوختهای فسیلی,جریان اب ,باد,جزرومد همگی از انرژی خورشیدی مایه

  می گیرند . سوختهای فسیلی رو به پایانند و استفاده از انرژی جریان اب و باد ومانند  آنها 

  نمی توانند تمام انرژی مصرفی جهان را تامین کنند .استفاده از سوختهای هسته ای از طریق واکنشهای شکافت مواد رادیواکتیو موجود در طبیعت مخابراتی در بردارد که ادامه روز افزون

 آن به مصلحت انسان نیست و مهارواکنش همجوشی هسته ای هنوز امکنپذیر نشده است . انرژی پایان ناپذیری که در اختیار داریم انرژی خورشیدی است ,اما وسایلی که تاکنون برای جمع آوری

  واستفاده از انرژی خورشیدی ساخته شده است هنوز برای مصرفی ما کافی نیست واز طرف

  دیگر بسیار گران تمام می شود . با وجود این دانشمندان دو راه در پیش روی دارند;یکی کنترل واکنشهای همجوشی هسته ای ودیگر یافتن راههای بهتر وارزانتر از انرژی خورشیدی است .

 آیا راهی برای متمرکز کردن پرتوهای نور خورشیدی و متراکم کردن آنها در یک فضای کوچک وجود دارد؟ در چنین صورتی انرژی بیشتری به این فضای کوچک می رسد ,دما زیاد می شود