مکانیک
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
