دانلود پایان نامه كارشناسی ارشد مهندسی مكانیك گرایش تبدیل انرژی
مدلسازی و بهبود خواص تشعشعی لایه های نازک با الگوریتم ژنتیک و سیمولیت
چکیده
پوشش با لایه های نازک نقش بسیار مهمی در صنایع نیم رسانا ها و تجهیزات میکروالکترومکانیک و نانوالکترومکانیک دارد. با اضافه کردن یک لایه نازک به سطح به علت تداخل امواج الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی سطح کاملا متفاوت خواهد بود. در این پروژه با استفاده از روش های الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی یک ساختار چندلایه نازک محاسبه می شود و با استفاده از الگوریتم ژنتیک و عملیات حرارتی شبیه سازی شده، خواص چنین ساختاری با تغییر جنس و ضخامت لایه ها با توجه به مسائل کاربردی بهینه سازی می شود.
یکی از مسائل مورد بررسی در این پروژه خنک کاری تشعشعی است. مشخص شده که در صورتیکه رطوبت بالا نباشد جو زمین در بازه 8 تا 13 میکرومتر به صورت یک چاه حرارتی عمل می کند و درنتیجه در صورت استفاده ازیک پوشش انتخابگر، به گونه ای که تبادل انرژی را به این بازه محدود کند می توان بدون مصرف انرژی خنک کاری انجام داد. استفاده از پوشش هایی که امکان خنک کاری تحت تابش مستقیم نور خورشید را مهیا کنند تا کنون به صورت یک چالش باقی مانده است. در این پروژه تعدادی پوشش معرفی شده، که به کمک آن ها امکان خنک کاری جزئی در حد 2 تا 3 درجه ی سانتیگراد، تحت تابش مستقیم نور خورشید وجود دارد. همچنین تعداد زیادی پوشش بهینه برای خنک کاری در شب معرفی شده است. به علاوه ایده ی استفاده از پتاسیم بروماید پوشش داده شده از دو طرف به عنوان یک پوشش بسیار مناسب برای خنک کاری در شب برای اولین بار مطرح شده است. افت دما با استفاده از چنین پوششی حدود 123% افزایش خواهد داشت.همچنین ساختارهای بهینه جهت کاربرد به عنوان آینه حرارتی معرفی شده است. ضمن اینکه BaTiO3 به عنوان یک آینه حرارتی بسیار مناسب، برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته است.
کلمات کلیدی:
انتقال حرارت
لایه های نازک
آینه های حرارتی
خواص تشعشعی
خنک کاری تشعشعی
انتقال حرارت تشعشعی در ابعاد نانو
تعریف مسئله
در پژوهش حاضر خواص تشعشعی یک ساختار چندلایه با تغییر دادن جنس لایه ها، ترتیب چینش لایه ها، ضخامت لایه ها و تعداد لایه ها بهینه سازی می شود. بهینه سا زی با توجه به مسائل کاربردی و در یک یا چند بازه طول موج انجام خواهد شد.
در پروژه حاضر ساختارهای بهینه جهت کاربرد در خنک کاری تشعشعی و آینه های حرارتی معرفی خواهد شد. همچنین ساختار های لایه نازک با ضرایب جذب، بازتاب و عبور ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید معرفی خواهد شد. چنین ساختارهایی می توانند در کلکتور های خورشیدی، سلول های خورشیدی و آب گرمکن های خورشیدی کاربرد داشته باشند.
1-5 اهداف پژوهش
اهداف این مطالعه عبارتند از:
1- محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چندلایه نازک
2- معرفی پوشش های لایه نازک بهینه برای کاربردهای متنوع با در نظر گرفتن محدوده وسیعی از مواد مختلف
3- ارائه ی یک بررسی تئوری جامع در مورد خنک کاری تشعشعی و استفاده از پوشش های لایه نازک به عنوان پوشش جابه جایی
4- معرفی پوشش های بهینه جهت خنک کاری تشعشعی در روز و شب
5- معرفی ساختارهای بهینه جهت کاربرد به عنوان آینه حرارتی
1-6 روش انجام پژوهش
در این پروژه بهینه سازی با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و عملیات حرارتی شبیه سازی شده انجام خواهد شد. خواص تشعشعی ساختار های چند لایه نازک با استفاده از روش های الکترومغناطیسی محاسبه می شود. پس از نوشتن کد محاسباتی و وارد کردن ضرایب شکست و استهلاک مواد مختلف مدل محاسبه خواص یک ساختار چند لایه نازک تهیه می شود. سپس با تعریف یک تابع هدف بر اساس فیزیک مسئله، بهینه سازی به کمک 2 روش یاد شده انجام می شود.در فصل دوم برخی از پژوهش های قبلی انجام شده، مرور می شود. در این فصل مهم ترین پژوهش های تجربی و تئوری انجام شده در زمینه خنک کاری تشعشعی و آینه های حرارتی شرح داده می شود. در فصل سوم نحوه محاسبه خواص تشعشعی برای یک ساختار چندلایه مورد بحث قرار می گیرد. مدلسازی فیزیکی مسائل به همراه روش بهینه-سازی در فصل چهارم مورد مورد بحث قرار می گیرد و تابع هدف برای هر مسئله معرفی می شود. نتایج بهینه سازی به همراه کلیه پوشش های بهینه در فصل پنجم آورده شده است. در فصل ششم نتیجه گیری و جمع بندی نهایی نتایج همراه با ارائه پیشنهادهایی ارائه شده است.
فهرست مطالب
چکیده 1
فصل اول: مقدمه 2
1-1 پیشگفتار 2
1-2 خنک کاری تشعشعی 4
1-3 آینه های حرارتی 5
1-4 تعریف مسئله 5
1-5 اهداف پژوهش 6
1-6 روش انجام پژوهش 6
فصل دوم: مروری بر کارهای انجام شده 7
2-1 کارهای انجام شده قبلی 7
فصل سوم: محاسبه خواص تشعشعی لایه های نازک 24
3-1 ضریب شکست و بردار موج مختلط 24
3-2 پولاریزاسیون s و p 25
3-3 محاسبه خواص تشعشعی سطح مشترک دو محیط 25
3-4 محاسبه خواص تشعشعی یک لایه ضخیم 27
3-5 محاسبه خواص تشعشعی یک لایه نازک 29
3-6 محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه 31
3-6-1 پلاریزاسیون s 31
3-6-2 پلاریزاسیون p 33
3-7 محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه شامل یک لایه ضخیم 34
فصل چهارم: مدلسازی و روش بهینه سازی 37
4-1 خنک کاری تشعشعی 37
4-2 آینه های حرارتی 42
4-3 ضریب جذب ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 43
4-4 ضریب عبور ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 43
4-5 ضریب بازتاب ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 44
4-6 روش بهینه سازی 44
4-6-1 الگوریتم ژنتیک 44
4-6-2 روش عملیات حرارتی شبیه سازی شده 46
فصل پنجم: ارائه و تحلیل نتایج 49
5-1 اعتبارسنجی محاسبات 49
5-2 خنک کاری تشعشعی 53
5-2-1 خنک کاری در طول روز 53
5-2-2 خنک کاری در شب 68
5-2-3 خنک کاری با استفاده از مواد با قابلیت انحلال در آب 76
5-3 آینه های حرارتی 81
5-3-1 لایه ضخیم SiO2 82
5-3-2 لایه ضخیم BaTiO3 88
5-4 ضریب جذب ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 97
5-4-1 ضریب جذب ماکزیمم سلولهای خورشیدی لایه نازک 101
5-5 ضریب بازتاب ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 103
5-6 ضریب عبور ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 104
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهاد 105
6-1 نتیجه گیری 105
6-2 پیشنهاد برای پژوهش های آتی 106
پیوست 1: نحوه محاسبه خواص تشعشعی به کمک نظریه الکترودینامیک ........................................................................108
پ1-1 معادلات مکسول............................................................................................................................................108
پ1-2 معادله موج.............. ......................................................................................................................................110
پ1-2-1 فرض هدایت الکتریکی صفر... ......................................................................................................................110
پ1-2-2 فرض هدایت الکتریکی غیر صفر............ .......................................................................................................113
پ1-3 بردار پویینتینگ..............................................................................................................................................114
پ1-4 محاسبه خواص تشعشعی سطح مشترک دو محیط................... ........................................................................117
پ1-4-1 پلاریزاسیون s......... ......................................................................................................................................117
پ1-4-2 پلاریزاسیون p......... ......................................................................................................................................120
پ1-5 محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه....... .......................................................................................123
پ1-5-1 پلاریزاسیون s......... ......................................................................................................................................123
پ1-5-2 پلاریزاسیون p...............................................................................................................................................127
پیوست 2: نمودارهای خواص تشعشعی ساختارهای بهینه 130
پ2-1-نمودارهای ساختارهای بهینه خنک کاری در روز 130
پ2-2-نمودارهای ساختارهای بهینه خنک کاری در شب 144
پ2-3-نمودارهای ساختارهای بهینه آینه حرارتی 150
پ2-4-نمودارهای ساختارهای بهینه با ضریب جذب بالا 156
مراجع 162
فهرست اشکال
شکل 1 1- یک ساختار چندلایه 3
شکل 1 2- تشعشع خورشید (سمت چپ) و تشعشع آسمان و مقایسه آن با توزیع پلانک 288.1 K (سمت راست) 4
شکل2 1– ضریب بازتاب اندازه گیری شده ساختار SiO/Al/Glass برای ضخامت 0.8 μm ، (خط چین پایین) 1 μm (خط پر رنگ) و 1.2 μm (خط چین پایین) از لایه SiO 10
شکل 2 2 – ضریب بازتاب ساختار Si3N4/Al/Glass 11
شکل 2 3- نمودار و برحسب ضخامت slab برای گازهای NH3 ، C2H4 و C2H4O 11
شکل 2 4- نمودار و برحسب درصد C2H4O در C2H4 برای مخلوطی از این دو گاز برای سه ضخامت مختلف 12
شکل2 5 – ضریب بازتاب ساختار SiO0.6N0.2/Al/Glass و بهینه سازی بر اساس ضخامت 13
شکل 2 6- نمودار و را برحسب ضخامت لایه های SiO2 و SiO0.25N1.52 در ساختار SiO2/SiO0.25N1.52/Al/Glass 13
شکل2 7 – ضریب بازتاب ساختار SiO2/SiO0.25N1.52/Al/Glass 14
شکل2 8 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) CdTe/Si اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 16
شکل2 9 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) CdS اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 17
شکل2 10 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) اندازه گیری شده برای ترکیب شیشه (3 mm) ، فولاد زنگ نزن (45 nm) و قلع (195 nm) توسط مهیب و همکاران 18
شکل 2 11 – نمودار دمای محیط (Tamb) و مینیمم دمای ثبت شده (Trad) در طول ساعات روز توسط مهیب و همکاران 19
شکل2 12 – پوشش نوسانی دوبعدی 22
شکل 2 13 - پوشش نوسانی سه بعدی 23
شکل 3 1-کسر انرژی بازتابیده و عبور کرده از یک لایه ضخیم 29
شکل 3 2- کسر انرژی بازتابیده و عبور کرده از یک لایه نازک با درنظر گرفتن تغییر فاز موج 30
شکل 3 3- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک 32
شکل 3 4- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک 35
شکل3 5– فلوچارت محاسبه خواص تشعشعی در یک طول موج مشخص 36
شکل 4 1- محفظه خنک کاری ، پوشش جابه جایی و منطقه خنک کاری 38
شکل 4 2- تابش یک پرتو با شدت واحد از پوشش به سمت پایین 39
شکل 4 3- تابش یک پرتو با شدت واحد از منطقه خنک کاری به سمت بالا 39
شکل 4 4- شار طیفی خورشید 41
شکل 4 5- شار طیفی جو 41
شکل 4 6 – فلوچارت الگوریتم ژنتیک 45
شکل 4 7- فلوچارت روش عملیات حررتی شبیه سازی شده 47
شکل 5 1- ضریب عبور و بازتاب یک لایه Al2O3 به ضخامت 3 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 50
شکل 5 2- ضریب عبور و بازتاب یک لایه CaF2 به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 50
شکل 5 3- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 50 میکرومتر و یک لایه پلی اتیلن با پوشش 120 نانومتر Te و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [26] 50
شکل 5 4- ضریب عبور و بازتاب یک لایه KBr به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51
شکل 5 5- ضریب عبور و بازتاب یک لایه LiF به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51
شکل 5 6- ضریب عبور و بازتاب یک لایه NaF به ضخامت 6/1 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51
شکل 5 7- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 50 میکرومتر پوشش داده شده با لایه نازک PbSe به ضخامت 210 نانومتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [28] 52
شکل 5 8- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 420 میکرومتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [23] 52
شکل 5 9- ضریب عبور و بازتاب یک لایه SrTiO3 به ضخامت 1/3 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 52
شکل 5 10- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S11 57
شکل 5 11- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 58
شکل 5 12- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید 58
شکل 5 13- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 58
شکل 5 14- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز 59
شکل 5 15- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S12 59
شکل 5 16- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 59
شکل 5 17- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید 60
شکل 5 18- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 60
شکل 5 19- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز 60
شکل 5 20- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S13 61
شکل 5 21- خواص تشعشعی ساختار S13 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 61
شکل 5 22- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S13 در محدوده تشعشع خورشید 62
شکل 5 23- خواص تشعشعی ساختار S13 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 62
شکل 5 24- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S13 در محدوده مادون قرمز 62
شکل 5 25- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S14 63
شکل 5 26- خواص تشعشعی ساختار S14 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 63
شکل 5 27- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S14 در محدوده تشعشع خورشید 63
شکل 5 28- خواص تشعشعی ساختار S14 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 64
شکل 5 29- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S14 در محدوده مادون قرمز 64
شکل 5 30- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S15 64
شکل 5 31- خواص تشعشعی ساختار S15 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 65
شکل 5 32- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S15 در محدوده تشعشع خورشید 65
شکل 5 33- خواص تشعشعی ساختار S15 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 65
شکل 5 34- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S15 در محدوده مادون قرمز 66
شکل 5 35- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S18 71
شکل 5 36- خواص تشعشعی ساختار S18 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 71
شکل 5 37- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S18 در محدوده مادون قرمز 71
شکل 5 38- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S21 72
شکل 5 39- خواص تشعشعی ساختار S21 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 72
شکل 5 40- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S21 در محدوده مادون قرمز 73
شکل 5 41- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S25 73
شکل 5 42- خواص تشعشعی ساختار S25 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 74
شکل 5 43- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S25 در محدوده مادون قرمز 74
شکل 5 44- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به یک لایهی KBr 76
شکل 5 45- نمودار تغییرات CP بر حسب ضخامت CaF2 و پلی اتیلن در دو طرف KBr 77
5 46- نمودار تغییرات CP بر حسب ضخامت CaF2 و پلی اتیلن در دو طرف NaF 78
شکل 5 47- خواص تشعشعی ساختار S28 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 78
شکل 5 48- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S28 در محدوده مادون قرمز 79
شکل 5 49- خواص تشعشعی ساختار S29 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 79
شکل 5 50- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S29 در محدوده مادون قرمز 79
شکل 5 51- خواص تشعشعی ساختار S30 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 80
شکل 5 52- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S30 در محدوده مادون قرمز 80
شکل 5 53- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S32 83
شکل 5 54- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S32 در ناحیه نور مرئی 84
شکل 5 55- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S32 در بازه 0.7-2.4 μm 84
شکل 5 56- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S32 در بازه 4-85 μm 84
شکل 5 57- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S34 85
شکل 5 58- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S34 در ناحیه نور مرئی 85
شکل 5 59- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S34 در بازه 0.7-2.4 μm 86
شکل 5 60- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S34 در بازه 4-85 μm 86
شکل 5 61- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S35 87
شکل 5 62- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S35 در ناحیه نور مرئی 87
شکل 5 63- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S35 در بازه 0.7-2.4 μm 87
شکل 5 64- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S35 در بازه 4-85 μm 88
شکل 5 65- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S37 89
شکل 5 66- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S37 در ناحیه نور مرئی 90
شکل 5 67- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S37 در بازه 0.7-2.4 μm 90
شکل 5 68- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S37 در بازه 4-85 μm 90
شکل 5 69- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S40 91
شکل 5 70- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S40 در ناحیه نور مرئی 91
شکل 5 71- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S40 در بازه 0.7-2.4 μm 92
شکل 5 72- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S40 در بازه 4-85 μm 92
شکل 5 73- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S42 92
شکل 5 74- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S42 در ناحیه نور مرئی 93
شکل 5 75- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S42 در بازه 0.7-2.4 μm 93
شکل 5 76- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S42 در بازه 4-85 μm 94
شکل 5 77- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S43 94
شکل 5 78- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S43 در ناحیه نور مرئی 95
شکل 5 79- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S43 در بازه 0.7-2.4 μm 95
شکل 5 80- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S43 در بازه 4-85 μm 95
شکل 5 81- ضریب عبور نرمال و نیمکروی یک لایه 5 میلیمتری از BaTiO3 در ناحیه نور مرئی 96
شکل 5 82- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی یک لایه 5 میلیمتری از BaTiO3 در بازه 0.7-2.4 μm 96
شکل 5 83- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی یک لایه 5 میلیمتری از BaTiO3 در بازه 4-85 μm 97
شکل 5 84- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Asol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S44 100
شکل 5 85- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S44 در محدوده تشعشع خورشبد 100
شکل 5 86- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری -Asol در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S51 101
شکل 5 87- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S51 در محدوده تشعشع خورشبد 101
شکل 5 88- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Asol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) برای محاسبه ضخامت های بهینه سلول خورشیدی لایه نازک GaAs/Si 102
شکل 5 89- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری -Asol در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) برای محاسبه ضخامت های بهینه سلول خورشیدی لایه نازک CdTe/Ge
شکل 5 90- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Rsol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S64 103
شکل 5 91- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی پوشش S64 در محدوده تشعشع خورشبد 103
شکل 5 92- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Tsol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S65 104
شکل 5 93- ضریب عبور نرمال و نیمکروی پوشش S65 در محدوده تشعشع خورشبد 104
شکل پ1 1- برخورد یک پرتو با پلاریزاسیون s به یک سطح 116
شکل پ1-2 - برخورد یک پرتو با پلاریزاسیون p به یک سطح 119
شکل پ1 3- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک 123
شکل پ2 1- خواص تشعشعی ساختار S1 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 130
شکل پ2 2- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S1 در محدوده تشعشع خورشید 131
شکل پ2 3- خواص تشعشعی ساختار S1 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 131
شکل پ2 4- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S1 در محدوده مادون قرمز 131
شکل پ2 5- خواص تشعشعی ساختار S2 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 132
شکل پ2 6- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S2 در محدوده تشعشع خورشید 132
شکل پ2 7- خواص تشعشعی ساختار S2 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 132
شکل پ2 8- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S2 در محدوده مادون قرمز 133
شکل پ2 9- خواص تشعشعی ساختار S3 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 133
شکل پ2 10- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S3 در محدوده تشعشع خورشید 133
شکل پ2 11- خواص تشعشعی ساختار S3 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 134
شکل پ2 12- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S3 در محدوده مادون قرمز 134
شکل پ2 13- خواص تشعشعی ساختار S4 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 134
شکل پ2 14- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S4 در محدوده تشعشع خورشید 135
شکل پ2 15- خواص تشعشعی ساختار S4 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 135
شکل پ2 16- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S4 در محدوده مادون قرمز 135
شکل پ2 17- خواص تشعشعی ساختار S5 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 136
شکل پ2 18- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S5 در محدوده تشعشع خورشید 136
شکل پ2 19- خواص تشعشعی ساختار S5 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 136
شکل پ2 20- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S5 در محدوده مادون قرمز 137
شکل پ2 21- خواص تشعشعی ساختار S6 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 137
شکل پ2 22- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S6 در محدوده تشعشع خورشید 137
شکل پ2 23- خواص تشعشعی ساختار S6 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 138
شکل پ2 24- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S6 در محدوده مادون قرمز 138
شکل پ2 25- خواص تشعشعی ساختار S7 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 138
شکل پ2 26- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S7 در محدوده تشعشع خورشید 139
شکل پ2 27- خواص تشعشعی ساختار S7 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 139
شکل پ2 28- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S7 در محدوده مادون قرمز 139
شکل پ2 29- خواص تشعشعی ساختار S8 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 140
شکل پ2 30- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S8 در محدوده تشعشع خورشید 140
شکل پ2 31- خواص تشعشعی ساختار S8 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 140
شکل پ2 32- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S8 در محدوده مادون قرمز 141
شکل پ2 33- خواص تشعشعی ساختار S9 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 141
شکل پ2 34- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S9 در محدوده تشعشع خورشید 141
شکل پ2 35- خواص تشعشعی ساختار S9 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 142
شکل پ2 36- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S9 در محدوده مادون قرمز 142
شکل پ2 37- خواص تشعشعی ساختار S10 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 142
شکل پ2 38- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S10 در محدوده تشعشع خورشید 143
شکل پ2 39- خواص تشعشعی ساختار S10 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 143
شکل پ2 40- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S10 در محدوده مادون قرمز 143
شکل پ2 41- خواص تشعشعی ساختار S16 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 144
شکل پ2 42- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S16 در محدوده مادون قرمز 144
شکل پ2 43- خواص تشعشعی ساختار S17 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 144
شکل پ2 44- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S17 در محدوده مادون قرمز 145
شکل پ2 45- خواص تشعشعی ساختار S19 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 145
شکل پ2 46- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S19 در محدوده مادون قرمز 145
شکل پ2 47- خواص تشعشعی ساختار S20 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 146
شکل پ2 48- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S20 در محدوده مادون قرمز 146
شکل پ2 49- خواص تشعشعی ساختار S22 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 146
شکل پ2 50- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S22 در محدوده مادون قرمز 147
شکل پ2 51- خواص تشعشعی ساختار S23 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 147
شکل پ2 52- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S23 در محدوده مادون قرمز 147
شکل پ2 53- خواص تشعشعی ساختار S24 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 148
شکل پ2 54- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S24 در محدوده مادون قرمز 148
شکل پ2 55- خواص تشعشعی ساختار S26 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 148
شکل پ2 56- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S26 در محدوده مادون قرمز 149
شکل پ2 57- خواص تشعشعی ساختار S27 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 149
شکل پ2 58- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S27 در محدوده مادون قرمز 149
شکل پ2 59- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S31 در ناحیه نور مرئی 150
شکل پ2 60- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S31 در بازه 0.7-2.4 μm 150
شکل پ2 61- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S31 در بازه 4-85 μm 150
شکل پ2 62- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S33 در ناحیه نور مرئی 151
شکل پ2 63- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S33 در بازه 0.7-2.4 μm 151
شکل پ2 64- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S33 در بازه 4-85 μm 151
شکل پ2 65- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S36 در ناحیه نور مرئی 152
شکل پ2 66- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه 0.7-2.4 μm 152
شکل پ2 67- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه 4-85 μm 152
شکل پ2 68- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S38 در ناحیه نور مرئی 153
شکل پ2 69- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه 0.7-2.4 μm 153
شکل پ2 70- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه 4-85 μm 153
شکل پ2 71- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S39 در ناحیه نور مرئی 154
شکل پ2 72- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه 0.7-2.4 μm 154
شکل پ2 73- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه 4-85 μm 154
شکل پ2 74- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S41 در ناحیه نور مرئی 155
شکل پ2 75- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه 0.7-2.4 μm 155
شکل پ2 76- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه 4-85 μm 155
شکل پ2 77- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S45 در محدوده تشعشع خورشبد 156
شکل پ2 78- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S46 در محدوده تشعشع خورشبد 156
شکل پ2 79- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S47 در محدوده تشعشع خورشبد 156
شکل پ2 80- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S48 در محدوده تشعشع خورشبد 157
شکل پ2 81- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S49 در محدوده تشعشع خورشبد 157
شکل پ2 82- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S50 در محدوده تشعشع خورشبد 157
شکل پ2 83- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S52 در محدوده تشعشع خورشبد 158
شکل پ2 84- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S53 در محدوده تشعشع خورشبد 158
شکل پ2 85- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S54 در محدوده تشعشع خورشبد 158
شکل پ2 86- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S55 در محدوده تشعشع خورشبد 159
شکل پ2 87- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S56 در محدوده تشعشع خورشبد 159
شکل پ2 88- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S57 در محدوده تشعشع خورشبد 159
شکل پ2 89- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S58 در محدوده تشعشع خورشبد 160
شکل پ2 90- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S59 در محدوده تشعشع خورشبد 160
شکل پ2 91- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S60 در محدوده تشعشع خورشبد 160
شکل پ2 92- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S61 در محدوده تشعشع خورشبد 161
شکل پ2 93- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S62 در محدوده تشعشع خورشبد 161
شکل پ2 94- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S63 در محدوده تشعشع خورشبد 161
فهرست جداول
جدول 2 1- مقادیر ، ، P و ΔT برای سه ساختار 15
جدول 2 2- خواص تشعشعی اندازه گیری شده یک فویل پلی اتیلن به ضخامت 50 μm با استفاده از پوشش ها و رنگدانه های مختلف توسط دابسون و همکاران 16
جدول 2 3- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdTe به ضخامت 9.7 μm روی لایه 1 میلیمتری سیلیکون ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 17
جدول 2 4- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdS به ضخامت 1 mm ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 18
جدول 2 5- خواص تشعشعی متوسط ساختار شیشه ، فولاد زنگ نزن و قلع ، اندازه گیری شده توسط مهیب و همکاران 18
جدول 2 6- خواص تشعشعی متوسط ساختار WO3/Au/WO3 اندازه گیری شده توسط الکهیلی و همکاران 21
جدول 5 1- پوشش های بهینه خنک کاری در روز 54
جدول 5 2- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در روز در جهت نرمال 54
جدول 5 3- خواص تشعشعی نیمکروی پوشش های بهینه خنک کاری در روز 55
جدول 5 4- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی نرمال 55
جدول 5 5- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی دیفیوز 56
جدول 5 6- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در روز و شب با فرض ε=1 67
جدول 5 7- پوششهای بهینه خنک کاری در شب 68
جدول 5 8- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب در جهت نرمال 69
جدول 5 9- خواص نیمکروی تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب 69
جدول 5 10- توان خنک کاری (برحسب W/m2) پوشش های بهینه خنک کاری در شب برای شار نرمال و دیفیوز 70
جدول 5 11- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ε=1 75
جدول 5 12- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال 76
جدول 5 13- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز 76
جدول 5 14- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال 80
جدول 5 15- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز 81
جدول 5 16- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ε=1 81
جدول 5 17- ساختارهای بهینه SiO2 82
جدول 5 18- Tvis ،R0.7-2.4 و R4-85 ساختارهای بهینه SiO2 در جهت نرمال 82
جدول 5 19- Tvis ،R0.7-2.4 و R4-85 نیمکروی ساختارهای بهینه SiO2 83
جدول 5 20- ساختارهای بهینه BaTiO3 88
جدول 5 21- Tvis ،R0.7-2.4 و R4-85 ساختارهای بهینه BaTiO3 در جهت نرمال 89
جدول 5 22- Tvis،R0.7-2.4 و R4-85 نیمکروی ساختارهای بهینه BaTiO3 89
جدول 5 23- پوشش های بهینه با ضریب جذب بالا 98
جدول 5 24- ضریب جذب نرمال و نیمکروی متوسط هر پوشش 99
فهرست علائم و نمادها
نمادهای لاتین علائم یونانی
ضریب جذب متوسط
ضریب جذب
چگالی شار مغناطیسی (Wb/m2)
ضریب عبور
جابه جایی الکتریکی (C/m2)
ضریب بازتاب
میدان الکتریکی (V/m)
ضریب گسیل
میدان مغناطیسی (A/m)
طول موج ( )
چگالی جریان الکتریکی (A/m2)
رسانایی الکتریکی (A/Vm)
ضریب جذب متوسط
ضریب استهلاک
بردار پویینتینگ (W/m2)
زاویه (rad)
ضریب عبور متوسط
فرکانس زاویه ای (rad/s)
سرعت نور (m/s)
فاز
ضخامت هر لایه (nm)
ضریب عبور داخلی
ضریب جابه جایی (W/m2K)
تغییر فاز
بردار موج (1/m)
چگالی بار (C/m3)
ضریب شکست
ضریب گذردهی (F/m)
شار حرارتی (W/m2)
ضریب تراوایی (N/A2)
بردار مکان (m) زیرنویس
زمان (s) s پلاریزاسیون s
توان خنک کاری (W/m2) p پلاریزاسیون p
مقاومت حرارتی (m2K/W) unpolarized بدون پلاریزاسیون
دمای پوشش (ºC) hemispherical نیم کروی
دمای منطقه ی خنک کاری (ºC) sol محدوده ی تشعشع خورشید
دمای محیط (ºC) vis
محدوده ی نور مرئی
قیمت: 135٬000 تومان
قیمت: 15٬000 تومان