نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک (Feb 2022)
شبیه‌سازی عددی رشد ترک در لایه شیشه‌ای سلول خورشیدی گالیوم-آرسناید
Abstract
سلول‌های خورشیدی فضایی معمولا از جنس گالیوم-آرسناید ساخته شده و کاربرد بسیار زیادی دارند. آرایه‌های فوتوولتاییک، الکتریسیته پایدار و تجدیدپذیری را تولید می‌کنند که عمدتاً در موارد عدم وجود شبکه انتقال و توزیع الکتریکی کاربرد دارند. مشابه یک کامپوزیت لایه‌ای، سلول‌های خورشیدی از لایه‌های مختلفی مانند لایه شیشه‌ای، لایه شفاف، لایه سیلیکون منفی و لایه سیلیکون مثبت تشکیل می‌گردند. لایه شیشه‌ای یکی از مهم‌ترین لایه‌های تشکیل دهنده سلول خورشیدی بوده که در معرض مستقیم تابش انرژی خورشید قرار گرفته و در طی یک شبانه‌روز تغییرات دمایی زیادی را تجربه می‌کند. به‌دلیل متفاوت بودن ضرایب انبساط حرارتی لایه‌های مختلف، به‌وجود آمدن ترک در لایه شیشه‌ای امری محتمل است. وجود یک یا چند ترک اولیه میکروسکوپی در این لایه و گرادیان شدید دمای محیط منجر به رشد ترک و در نتیجه شکست یا تخریب لایه شیشه‌ای و هم‌چنین عملکرد نادرست سلول خورشیدی خواهد گردید. در این تحقیق رشد ترک در لایه شیشه‌ای سلول خورشیدی به روش اجزای محدود توسعه‌یافته شبیه‌سازی شده و تاثیر طول، مکان و زاویه ترک اولیه و هم‌چنین ضخامت و ابعاد لایه بررسی می‌گردد. نتایج شبیه‌سازی‌های عددی آشکار می‌کند که از بین پارامترهای فوق، ابعاد لایه شیشه‌ای محافظ بیشترین تاثیر را در رشد ترک دارد.
Keywords
