بررسي اثر نانوهرم‌هاي پلاسمونيكي نقره بر جذب نوري سلول‌هاي فوتوولتاييك آلي پلاسمونيكي

The influence of silver nanopyramids on the optical absorption in the plasmonic organic photovoltaic cells

در اين كار ارتقا جذب نوري سلول‌هاي خورشيدي آلي P3HT:PCBM با حضور نانوهرم‌هاي نقره به‌روش تفاضل محدود در حوزه زمان(FDTD) مورد بررسي قرار گرفته است. طول قاعده نانوهرم‌ها از 40 تا 160 نانومتر تغيير داده شد. نتايج نشان مي‌دهد كه نانوهرم‌هايي با طول ضلع قايده 100 نانومتر، مودهاي پلاسمون پلاريتون سطحي و پراكندگي به‌طورموثري پراكنده مي‌شوند و مي‌توانند به‌طور قابل توجهي در ارتقا خواص نوري والكتريكي سلول خورشيدي شركت داشته باشند. ميدان در لايه جاذب را افزايش مي‌دهند و به‌طور موثري منجر به افزايش جذب در سلول خورشيدي ارگانيك مي‌شوند. به‌دليل متمركز بهتر نور در لايه جاذب توسط نانوهرم هاي مدفون زير لايه ITO، اين طراحي تاثير بهتري در خواص نوري و الكتريكي سلول دارد. نتايج نشان مي دهند كه با افزايش طول قاعده نانوهرم‌ها تا 100 نانومتر، بزرگترين جريان اتصال كوتاه به‌وجود مي‌آيد.

In this study, the optical absorption enhancement of the organic (P3HT:PCBM) solar cells in the presence of silver nanopyramids was investigated with a finite-difference time-domain method. The nanopyramids’ base lengths were changed from 40 to 160 nm. The results show that nanopyramids with a base length of 100 nm, the surface plasmon polariton as well as the effective forward scattering modes are excited effectively, which significantly contributes to enhancement of optical and electrical properties of organic solar cells. Due to the better light concentration in the absorption layer by nanopyramids, which are located under the ITO layer, this design is showed to be more influential in increasing the optical and electrical properties of the cells. The results show that for nanopyramids with a base length of 100 nm, the highest short-circuit current density enhancements are achieved.