دانلود پایان نامه

کرد. وی همچنین ساختار بهینه را برای ۹ لایه شامل یک بستر سیلیکون پوشیدهشده با لایههایی از جنس دیاکسید سیلیکون و نیترید سیلیکون، با استفاده از الگوریتم ژنتیک محاسبه کرد. همچنین یک مسئله بهینه سازی برای ۹ لایه شامل یک بستر سیلیکون پوشیدهشده با لایههایی از جنس دیاکسید سیلیکون و نیترید سیلیکون، با استفاده از الگوریتم ژنتیک توسط علومی حل شده که این بهینه سازی بر اساس تعداد لایه، جنس لایهها و ضخامت آنها بوده و در طول موج ثابت انجام شدهاست.
گرانکویست (Granqvist) و همکاران [۱۲] در سال ۱۹۸۲ پوشش لایه نازک SiO/Al و Si3N4/Al بر روی شیشه را مورد بررسی تجربی قرار داد. وی با تعریف ضرایب و به صورت روابط ۲-۱ تا ۲-۳ بحث کرده که با ماکزیمم شدن ، توان خنککاری ماکزیمم خواهد شد. همچنین حداکثر افت دمای قابل دسترسی با ماکزیمم شدن بدست خواهد آمد. در این روابط تنها انتقال حرارت تشعشعی در نظر گرفته شده و از جابهجایی صرفنظر شده است.
‏۲-۱
‏۲-۲
‏۲-۳
در این روابط W تابع پلانک، Ta دمای هوا و ضریب بازتاب نیمکروی پوشش است. در شکل ۲-۱ ضریب بازتاب اندازهگیری شده، برای ساختار SiO/Al/Glass و برای ۳ ضخامت متفاوت لایه SiO رسم شده است.

شکل‏۲-۱- ضریب بازتاب اندازهگیری شده ساختار SiO/Al/Glass برای ضخامت ۰.۸ ?m ، (خط چین پایین) ۱ ?m (خط پر رنگ) و ۱.۲ ?m (خط چین پایین) از لایه SiO [12]
با توجه به شکل ۲-۱ حالت بهینه با استفاده از پوشش SiO با ضخامت ۱ ?m خواهد بود. برای این پوشش در دمای ۰ ?C، مقدار برابر ۰.۴۵ و مقدار برابر ۲.۱۲ محاسبه شده است. همچنین با استفاده از این پوشش ۱۴ درجه افت دما نسبت به محیط ثبت شده است.
ضریب بازتاب اندازهگیری شده برای Si3N4/Al/Glass در شکل ۲-۲ رسم شده است. همانطور که از شکل ۲-۲ دیده میشود، این پوشش در محدودهی پنجره اتمسفری ضریب بازتاب بسیار کمتری دارد و درنتیجه پوشش مناسبتری خواهد بود.
لوشیکو (Lushiku) و همکاران [۲۰] در سال ۱۹۸۴ Slab های گازی NH3 ، C2H4 و C2H4O روی Al را جهت کاربرد در خنککاری تشعشعی مورد بررسی قرار داد. وی با استفاده از ضریب بازتاب اندازهگیری شده، ضریب جذب طیفی۱۵ هر گاز را محاسبه کرد و به کمک آن نمودار و را برحسب ضخامت slab برای هر گاز رسم کرد (شکل ۲-۳).

شکل ‏۲-۲ – ضریب بازتاب ساختار Si3N4/Al/Glass [12]

شکل ‏۲-۳- نمودار و برحسب ضخامت slab برای گازهای NH3 ، C2H4 و C2H4O [20]
با توجه به شکل ۲-۳ برای ضخامتهای بالاتر از ۱ cm، توان خنککاری NH3 اندکی بالاتر است ولی به علت اختلاف قابل ملاحظه ، C2H4 و C2H4O جهت کاربرد در خنککاری تشعشعی مناسبتر هستند.
وی همچنین مخلوطی از این دو گاز را مورد بررسی قرار داد (شکل ۲-۴). محاسبات نشان میدهند که با مخلوط کردن دو گاز توان خنککاری افزایش مییابد .

شکل ‏۲-۴- نمودار و برحسب درصد C2H4O در C2H4 برای مخلوطی از این دو گاز برای سه ضخامت مختلف [۲۰]
اریکسون (Eriksson) و همکاران [۲۱] در سال ۱۹۸۴ پوشش SiO0.6N0.2 و SiO بر آلومینیم را به طور تجربی بررسی کرد و توانست به ۱۶ درجه پایینتر از محیط برسد. وی با استفاده از ضرایب عبور و بازتاب اندازهگیری شده، تابع دیالکتریک مختلط۱۶ این ساختار را محاسبه کرد و به کمک آن نمودار و را برحسب ضخامت لایه SiO0.6N0.2 و SiO ، رسم کرد (شکل ۲-۵). با توجه به شکل ۲-۵ دیده میشود که در بهترین حالت و در ضخامت ۱.۳ ?m هر دو پارامتر و به طور نسبی مقدار بالاتری دارند. مقدار این پارامترها در این حالت به ترتیب ۰.۸۳ و ۱.۹۱ است. وی توانست با انجام آزمایشی در گوتنبرگ به کمک ساختار بهینه SiO0.6N0.2/Al/Glass به دمای ۱۶ درجه کمتر از محیط برسد.

شکل‏۲-۵ – ضریب بازتاب ساختار SiO0.6N0.2/Al/Glass و بهینه سازی بر اساس ضخامت [۲۱]
اریکسون (Eriksson) و همکاران [۲۲] در سال ۱۹۸۵ ساختار SiO2/SiO0.25N1.52/Al/Glass را مورد بررسی قرار دادند. وی با محاسبه تابع دی الکتریک مختلط با استفاده از ضریب بازتاب اندازهگیری شده، نمودار و را برحسب ضخامت لایههای SiO2 و SiO0.25N1.52، رسم کرد (شکل ۲-۶).

شکل ‏۲-۶- نمودار و را برحسب ضخامت لایههای SiO2 و SiO0.25N1.52 در ساختار SiO2/SiO0.25N1.52/Al/Glass [22]
به کمک شکل ۲-۶ مشخص میشود حالت بهینه در ضخامت ۰.۷ ?m از هر دو لایه اتفاق میافتد. در این حالت و ، که در مقایسه با ساختار SiO0.6N0.2/Al/Glass مقدار بسیار کمتر است. ضریب بازتاب این ساختار در شکل ۲-۷ رسم شده است.

شکل‏۲-۷ – ضریب بازتاب ساختار SiO2/SiO0.25N1.52/Al/Glass [22]
نیلسون (Nilsson) و همکاران [۱۱] در سال ۱۹۹۱ استفاده از رنگدانههای TiO2 ، ZnS و ZnO در یک فویل پلی اتیلن را جهت کاربرد در خنککاری تشعشعی مورد بررسی قرار داد. این رنگدانهها با ضریب بازتاب بالا در محدوده تشعشع خورشید میتوانند خواص تشعشعی فویل را جهت خنککاری در طول روز بهبود بخشند. وی با استفاده از نظریهی ۴ شار۱۷ و نظریهی لورنز-مای۱۸ خواص تشعشعی را محاسبه کرد و به کمک آن مشخصات فویل را بر اساس جنس رنگدانه، ابعاد رنگدانه، نسبت حجمی رنگدانه و ضخامت فویل، بهینهسازی کرد. وی به این نتیجه رسید که استفاده از رنگدانههای ZnS به نتایج بهتری منجر میشود .
نیلسون (Nilsson) و همکاران [۲۳] در سال ۱۹۹۲ با استفاده از رنگدانهی ZnS در فویل پلی اتیلن توانست در طول شب به دمای ۱۴ درجه پایینتر از محیط برسد. ولی وی نشان داد خنککاری به کمک این فویل در طول روز امکان پذیر نیست.
دیاتزوا(Diatezua) و همکاران [۲۴] در سال ۱۹۹۶ سه ساختار متفاوت از سیلیکون اکسی نیترید را جهت کاربرد در خنککاری تشعشعی، به صورت تجربی، مورد بررسی قرار داد. این ساختارها عبارتند از:
۱:SiO2(0.2 ?m)/SiO1.36N0.41(0.6 ?m)/SiO1.22N0.72(0.6 ?m)/Al(0.1 ?m)/Glass
۲:SiO2(0.2 ?m)/SiO1.5N0.42(0.4 ?m)/SiO0.42N1.58(0.4 ?m)/SiON(0.4 ?m)/Al(0.1 ?m)/Glass
۳:SiO2(0.2 ?m)/(SiO0.4N0.99(0.1 ?m)/SiO1.52N0.38(0.1 ?m)/…repetition (3x) …)/Al(0.1 ?m)/Glass
وی با استفاده از ضرایب عبور اندازهگیری شده، مقادیر ، ، P (توان خنککاری) و ?T (حد اکثر افت دما) را محاسبه کرد. این مقادیر در جدول ۲-۱ آورده شده اند.
جدول ‏۲-۱- مقادیر ، ، P و ?T برای سه ساختار [۲۴]
ساختار

P(W/m2)
?T(? C)
۱
۸۲/۰
۶۰/۱
۱۲۵
۵۲
۲
۷۷/۰
۵۱/۱
۱۱۸
۴۸
۳
۷۸/۰
۷۴/۱
۱۱۹
۵۶
تازاوا(Tazawa) و همکاران [۲۵] در سال ۱۹۹۶ استفاده از ساختار SiO/V1-xWxO2 را جهت کاربرد در خنککاری تشعشعی پیشنهاد داد.
انگلهارد(Engelhard) و همکاران [۲۶] در سال ۲۰۰۰ با اندازهگیری تجربی خواص تشعشعی یک پوشش لایه نازک Te به ضخامت ۱۲۰ نانومتر روی فویل ۵۰ میکرومتری پلیاتیلن و مقایسهی نتایج با یک فویل بدون پوشش، به این نتیجه رسید که با اضافه کردن یک لایه نازک Te به قیمت کاهش جزئی ضریب عبور در ناحیه پنجره اتمسفری، ضریب عبور در محدوده تشعشع خورشید به شدت کاهش مییابد. ولی به علت ضریب جذب بالا (۰.۸۳) در محدوده تشعشع خورشید همچنان خنککاری در طول روز امکانپذیر نخواهد بود.
لیانگ(Liang) و همکاران [۲۷] در سال ۲۰۰۲ با بررسی تجربی لایه نازک SiNx روی بستر سیلیکون نشان دادند، ضریب بازتاب نیم کروی این پوشش در محدوده پنجره اتمسفری تنها حدود ۰.۱ است، درحالی که، ضریب عبور در سایر طول موجهای محدوده مادون قرمز بسیار بالا است. در نتیجه این پوشش میتواند پوشش مناسبی جهت خنککاری، مخصوصا در طول شب باشد.
دابسون (Dobson) و همکاران [۲۸] در سال ۲۰۰۳ مجموعه متنوعی از پوششهای مختلف را بر بستری از پلی اتیلن مورد بررسی تجربی قرار داد. وی پوشش یک لایه نازک از جنس PbS و PbSe و همچنین استفاده از رنگدانههای ZnS و ZnO را بررسی کرد. به علاوه دابسون ترکیبی از رنگدانههای ZnS یا ZnO و پوشش لایه نازک PbS را بررسی کرد. خواص تشعشعی متوسط R(ضریب بازتاب)، T (ضریب عبور( و A (ضریب جذب) در محدوده تشعشعی خورشید و پنجره اتمسفری در جدول ۲-۲ آمده است.
جدول ‏۲-۲- خواص تشعشعی اندازهگیری شده یک فویل پلی اتیلن به ضخامت ۵۰ ?m با استفاده از پوششها و رنگدانههای مختلف توسط دابسون و همکاران [۲۸]
پوشش
Tsol
Rsol
Asol
T8-13
R8-13
A8-13
بدون پوشش
۸۹۱/۰
۰۷۸/۰
۰۳۱/۰
۸۱۳/۰
۱۵۶/۰
۰۳۱/۰
رنگدانهی ZnS
۳۴۶/۰
۵۴/۰
۱۱۴/۰
۶۴۱/۰
۱۹۳/۰
۱۶۶/۰
رنگدانهی ZnO
۴۰۳/۰
۴۲۹/۰
۱۶۸/۰
۵۸۲/۰
۱۸۴/۰
۲۳۴/۰
لایه نازک PbSe به ضخامت ۲۰۰ نانومتر
۰۹/۰
۲۷۴/۰
۶۳۶/۰
۵۰۸/۰
۱۸۶/۰
۳۰۶/۰
لایه نازک PbS به ضخامت ۲۰۰ نانومتر
۱۶۸/۰
۴۶۸/۰
۳۶۴/۰
۷۴۱/۰
۱۵۴/۰
۱۰۵/۰
لایه نازک PbS به ضخامت ۱۵۰ نانومتر
۱۳۸/۰
۳۷۲/۰
۴۹/۰
۶۴۲/۰
۱۴۳/۰
۲۱۵/۰
رنگدانهی ZnS و لایه نازک PbS
۰۴/۰
۳۳۱/۰
۶۲۹/۰
۴۸۸/۰
۱۶۲/۰
۳۵/۰
رنگدانهی ZnO و لایه نازک PbS
۰۳/۰
۲۸۶/۰
۶۸۴/۰
۴۰۶/۰
۱۵۵/۰
۴۳۹/۰
در تمامی موارد T8-13 با کاهش جزئی و Tsol با کاهش زیادی مواجه شده است. ولی تمامی موارد با حالت ایدهآل برای خنککاری در طول روز همچنان فاصله دارند و در هر مورد مقادیر Tsol یا Asol یا هردو قابل ملاحظه اند.
بن لتار (Benlattar) و همکاران [۲۹] در سال ۲۰۰۵ پوشش CdTe به ضخامت ۹.۷ ?m روی لایه ۱ میلیمتری سیلیکون را مورد بررسی تجربی قرار داد. خواص تشعشعی اندازهگیری شده برای این پوشش در دو جهت side 1 (سیلیکون رو به بالا) و side 2 (CdTe رو به بالا) در شکل ۲-۸ آورده شده است.

شکل‏۲-۸ – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) CdTe/Si اندازهگیری شده توسط بن لتار و همکاران. شکل سمت راست مربوط به side 1 و شکل سمت چپ مربوط به side 2 است.[۲۹]
خواص تشعشعی اندازه گیری شده در محدوده تشعشعی خورشید و پنجره اتمسفری در جدول ۲-۳ آمده است.
جدول ‏۲-۳- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdTe به ضخامت ۹.۷ ?m روی لایه ۱ میلیمتری سیلیکون ، اندازهگیری شده توسط بن لتار و همکاران [۲۹]
پوشش
Tsol
Rsol
Asol
T8-13
R8-13
A8-13
Side 1
۳/۰
۳۸/۰
۴۲/۰
۵۸/۰
۳/۰
۲۲/۰
Side 2
۲۸/۰
۰۷/۰
۷۱/۰
۶۲/۰
۰۱/۰
۳۷/۰
مقدار Rsol پایین است، درنتیجه این پوشش برای خنککاری در روز مناسب نیست. ولی با توجه به مقدار بالای T8-13 میتواند برای خنککاری در شب مناسب باشد.
بن لتار (Benlattar) و همکاران [۳۰] در سال ۲۰۰۶ خواص تشعشعی یک لایه CdS به ضخامت ۱ mm را اندازهگیری کردند. نمودار خواص اندازهگیری شده در شکل ۲-۹ و خواص تشعشعی متوسط در محدوده تشعشعی خورشید و پنجره اتمسفری در جدول ۲-۴

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید