2-2-2-     ویژگی های الکتریکی والکترونیکی گرافن………………………….. 27
2-2-2-1-  کریستال دو بعدی………………………… 27
2-2-2-2-  ساختار نواری مخروطی………………………….. 27
2-2-2-3-  روش های ویژه جهت ایجاد گاف انرژی………………………….. 29
2-2-2-4-  وابستگی جرم سیکلوترون به جذر چگالی حامل……………….. 29
2-2-2-5-  حامل های بار بدون جرم (فرمیونهای دیراک)……………………… 30
2-2-2-6-   حداقل رسانایی غیر صفر…………………………. 31
2-2-2-7-  ترابرد بالیستیک …………………………31
2-2-2-8-  اثر هال کوانتومی غیر معمول و پدیده ی فاز بری………………. 33
2-2-2-9-  اثر میدان آمبایپلار ( آلایش الکتروستاتیک )………………………… 33
2-2-3-     ویژگی های نوری گرافن………………………….. 34
2-3-    روش های ساخت گرافن………………………….. 35
2-4-     نانو نوارهای گرافن………………………….. 36
فصل 3-   روش تابع گرین غیرتعادلی و کاربرد آن در شبیه سازی ادوات نیمه هادی…… 39
3-1-    مقدمه …………………………39

برای دیدن جزییات بیشتر و دانلود پایان نامه اینجا کلیک کنید

3-2-    مفهوم ریاضی تابع گرین………………………….. 39
3-3-    روش تابع گرین غیرتعادلی(NEGF)………………………… 41
3-3-1-     مفاهیم مقدماتی………………………….. 41
3-3-2-     استفاده از NEGF برای شبیه سازی ترابرد بالیستیک(بدون تلفات)……………… 44
3-3-3-     استفاده از روش NEGF در شبیه سازی ترابرد غیر بالیستیک(تلفاتی) ……………46
3-3-3-1-  درهمکنش الکترون- الکترون………………………….. 46
3-3-3-2-  درهمکنش های الکترون- فونون و الکترون-فوتون………………………….. 47
3-3-4-     پایه های نمایش در روش NEGF (فضای واقعی و فضای مود)…………… 49
فصل 4-   روش شبیه سازی………………………….. 50
4-1-    مقدمه…………………………50
4-2-    فلوچارت کامل شبیه سازی………………………….. 50
4-3-    تشکیل همیلتونین………………………….. 52
4-3-1-     همیلتونین در فضای حقیقی………………………….. 53
4-3-2-     تبدیل همیلتونین به نمایش در فضای مود…………………………. 54
4-4-    خود-انرژی ناشی از اتصالات…………………………… 57
4-5-    خود-انرژی ناشی از درهمکنش الکترون- فوتون………………………….. 58
4-6-    چالش های محاسباتی در شبیه سازی عددی………………………….. 59
4-7-    راه حل های ممکن جهت عبور از چالش های محاسباتی…………….. 60
فصل 5-   نتایج شبیه سازی………………………….. 61
5-1-    مقدمه………………………… 61

یک مطلب دیگر :

5-2-    نتایج شبیه سازی………………………….. 61
فصل 6-   پیشنهادات…………………………… 64
6-1      بررسی و مطالعه ی دقیق بر روی راه حل های شبیه سازی عددی سلول های خورشیدی نانوساختار با استفاده از روش NEGF  و بهره بردن از تکنیک های تسریع محاسبات از جمله برنامه نویسی موازی به منظور دست یابی به نتایج قابل قبول علمی…….64
6-2      شبیه سازی سلول خورشیدی مبتنی بر گرافن با استفاده از ساختار ابر-شبکه (به روشه ای مختلف)………..64
6-3       طراحی مدل جدیدی از IB-QD-SC با استفاده از ساختار ابر شبکه گرافن………………………….. 64
6-4      شبیه سازی سلول های خورشیدی و آشکارسازهای نوری پلاسمونیک با استفاده از گرافن و طلا (با کمک Comsol)……………..64
6-5      طراحی سلول خورشیدی با جذب نور بسیار بالا به وسیله ی گرافن چند لایه به همراه لایه های میانی شفاف (مثلا H-BN)…………64
فهرست مراجع………………………….. 65
چکیده:
ما در این پایان ­نامه، برای اولین بار از نانو نوار گرافن به عنوان لایه­­ی فعال یک سلول خورشیدی استفاده نموده­ایم. برای شبیه­سازی این سلول از روش تابع گرین غیرتعادلی در فضای مود بهره برده و­ محاسبه­ی اثر درهمکنش­های الکترون-فوتون به وسیله­ی تقریب خود سامان­ ده بورن صورت گرفته ­است. برای بالا بردن سرعت شبیه­سازی، پروفایل پتانسیل به دست آمده در حالت تاریکی را برای شبیه ­سازی­های تحت تابش به­کار برده­ و بدین ترتیب از حل مجدد معادله­ی پواسون به صورت کوپل با معادله­ی شرودینگر پرهیز نموده­ایم. علاوه­براین در محاسبه خود-انرژی ناشی از درهمکنش الکترون- فوتون تقریب محلی(قطری) را به کار برده­ ایم.
فصل اول: مقدمه
1-1- پیشگفتار
انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدید پذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد. این انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می­تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد[[i]].
به طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشید در حدود  3.8e23 کیلووات در ثانیه می‌باشد. ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران و پراکندگی روستاهای کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهم­ترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل­های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد[1].
با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳.۵ کیلووات ساعت در مترمربع باشد استفاده از مدل­های انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است. این در حالی است که در بسیاری قسمت­های ایران، انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلووات ساعت بر مترمربع اندازه­گیری شده است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴.۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است[1].
2-1- تاریخچه سلول های خورشیدی
اثر فوتوولتاییک اوّلین بار در سال 1839 توسط بکویه­رل[1]، فیزیکدان فرانسوی، به صورت تجربی نشان داده شد[[i]] . پس از آن چارلز فریتز[2] در سال 1883 توانست اوّلین سلول خورشیدی حالت جامد را بسازد. او نیمه­هادی سلنیم را با لایه­ی نازکی از طلا پوشانده بود تا بتواند یک پیوند شکل دهد و با این کار توانسته بود به بازده 1% دست یابد. در سال 1946 راسل اُهل[3] موفّق شد یک سلول خورشیدی با پیوند مدرن بسازد.
با این حال اوّلین سلول خورشیدی کاربردی[4] در سال 1954، در آزمایشگاه بل[5]، ساخته شد. چاپین[6]، فولر[7] و پیرسون[8] برای ساخت این سلول از یک پیوند p-n نفوذی سیلیکون[9] استفاده کرده توانستند به بازده 6% دست یابند[2].