پایان نامه - مقاله - تحقیق

در اواخر سال 1950 توسعه فعالیتهای تحقیقاتی  در زمینه پلاسمای تمام یو نیزه بوسیله سه عامل محدود شده بود:

1- عدم اطلاعات کافی در باره حالتهای پلاسما

2- عدم توسعه روشهای تشخیصی

3- پیچیده بودن ابزارهای تولید پلاسما

مشکل اول تنها با گذشت زمان قابل حل بود. مشکل دوم با توسعه ساخت لیزر های پر توان برای پراکندگی تامسون و مشکل آخر بوسیله یک منبع جدید تولید پلاسما.

تا آن زمان اغلب منبع های تولید پلاسما بر اساس به دام اندازی مغناطیسی پلاسمای داغ طراحی  شده بود. پلاسمای تولید شده در این ابزارها از پایداری لازم برای مطالعات بنیادی برخوردار نبود.

ساخت این ابزارها بسیار پرهزینه و پلاسمای تولیدی بیشتر به صورت پالسی بود تا پایدار و نیز به دلیل وجود الکترون های پر انرژی استفاده از پرو بهای فلزی غیر ممکن بود.

نیاز به یک پلاسمای با دمای پایین و حالت پایدار با یونیزاسیون بسیار بالا و قابلیت دسترسی آسان، ذهن فیزیکدانان  پلاسما را به خود

 مشغول کرده بود.

در سال 1956 Dreicer نظریه تولید پلاسمای تمام یونیزه از طریق برخورد جریانی از اتم های قلیایی بر سطح صفحه ای داغ از جنس تنگستن را مطرح نمود.

این ایده در آن زمان توسعه چندانی پیدا نکرد. اما در سال 1960 دو گروه مستقل یکی به رهبری Rynn و D’Angelo در دانشگاه پرینستون و دیگری به رهبری Knechtli  و Wada در آزمایشگاه تحقیقاتی Hughes موفق به ساخت Q-Machine شدند.[1]

پیشوند Q از کلمه Quiescent که به معنای آرام وخاموش است توسط گروه پرینستون انتخاب شد،که دلیل آن تولید پلاسمای حرارتی آرام و فاقد ناپایداری های نوسانی بود.

پس از طراحی و ساخت Iowa Q-machine1 تحقیقات برای توسعه و رفع عیوب سیستم توسط گروه سازنده ادامه پیدا کرد و منجر به تولید دو نمونه دیگر از این سیستم شد.که اطلاعات موجود درباره طراحی آنها بسیار محدود است. اما آنچه از نوشته های موجود بر می آید آنست که آنها در آخرین نمونه موسوم به Iowa Q-machine3  که در سال 1998 ارائه کرده اند موارد زیر را انجام داده اند:

1- طراحی جدید سیستم ریختن dust به سیستم.

2- قابلیت تبدیل شدن به سیستمی با دو صفحه داغ.

3- مگنت با هسته خنک شونده که اطمینان خوبی برای کار با سیستم به ما می دهد.

4- سیستم خلاء پنوماتیک.

5- یک پروب با قابلیت حرکت برای اندازه گیری های محوری.

اکنون شرح جامعی از نحوه تولید پلاسما به این روش بیان می شود.

2-2 توصیف کلی Q-Machine

یونها در دستگاه Q-Machine به وسیله تماس یون ساز یا به عبارتی جدا شدن یک الکترون از هر اتم در برخورد با صفحه فلزی بسیار داغ تولید می شوند.

این فرایند در سال 1925 توسط  Langmuir وKingdon  کشف شد. آنها متوجه شدند که ضریب یونیزاسیون در این فرایند تقریبا 100% است. این اتفاق زمانی رخ می دهد که تابع کار صفحه فلزی از پتانسیل یونیزاسیون اتم بیشتر باشد.

از جدول تناوبی عناصر می توان این نکته را دریافت که فلزات قلیایی کمترین پتانسیل یونیزاسیون و بیشترین ضریب یو نیزه شدن را دارند. البته اتم های قلیایی در دمای اتاق یو نیزه نخواهند شد و جذب سطحی آنها توسط فلز باعث کاهش تابع کار فلز خواهد شد.

برای یک سطح فلزی تمیز، حرارتی در حدود  C◦900 مورد نیاز است تا یونیزاسیون شروع شود. اما میزان یو نیزه شدن اتم ها خیلی بالا نخواهد بود. برای تولید پلاسما، باید دما را تا حدود C◦2000 بالا ببریم. در این دما سطح فلزی، الکترون های ناشی از گسیل گرما یو نی آزاد می کند.

صفحه فلزی می تواند از جنس تنگستن یا تانتالیوم  باشد.

ساخت دستگاه Q-Machine تاثیر به سزایی در مطالعه مبدل های گرمایونی داشت. این وسیله می توانست ایده ی خوبی برای تولید مستقیم الکتریسیته از گرما باشد. این کار می تواند به وسیله یک زوج صفحه که در نزدیکی هم قرار دارند صورت گیرد. یکی از آنها باید داغ و دیگری سرد باشد.گسیل گرما یو نی از صفحه داغ به طرف صفحه سرد در صورتی که آنها به یک مدار خارجی متصل باشند، عامل ایجاد جریان می گردد.

اگر چه در Q-Machine اغلب از دو صفحه و بمباران آنها توسط اتم های قلیایی استفاده        می شود، اما تفاوتهای زیادی بین این سیستم و مبدل گرما یونی وجود دارد.

دو گروهی که بر روی ساخت Q-Machine کار کردند دو نوع سیستم متفاوت طراحی کردند.

طراحی صورت گرفته توسط گروه پرینستون (شکل 2-1)، که بر روی مطالعه محصور سازی پلاسما متمرکز شده بودند، بر اساس برخورد باریکه ای از اتم ها بر سطح یک یا دو صفحه داغ، شکل گرفته بود.

شکل2-1  طرح اولیه ساخته شده توسط گرو پرینستون-  [1]

این اختراع توسط W.Hooke  پیشنهاد شد. در این سیستم با خنک سازی مناسب دیواره ها فشار  بخار سدیم تا torr7–10 (T<0oC) کاهش می یابد.

چگالی یونها از cm-3109 تا cm-3 1012 است،که به یونیزاسیون 25% تا 99%  منجر خواهد شد.

در این سیستم میانگین مسافت آزاد برای یون – اتم بیش از 1متر و حتی برای الکترون – اتم بیش از این می باشد. دمای الکترونها و یونها قابل مقایسه با هم است اما لزوما با دمای صفحه یکسان نخواهد بود.

شکل 2-2 طرح گروه پرینستون را نشان می دهد. در این طرح از مگنت هایی که بوسیله آب خنک می شوند برای تولید میدان مغناطیسی تا KG8 در قطر cm25 و طول m3/1 استفاده شده است.

امروزه در مناطق مختلف جهان در خشکی و دریا به منظور استخراج  نفت و گاز عملیات مختلفی صورت می گیرد. یکی از مشکلات دائمی در تولید نفت و گاز، فرایند تولید آب از مخازن می باشد که جز جدانشدنی فرایند تولید هیدروکربن ها می باشد. این آب تولیدی به دلیل مجاورت با مخازن از لحاظ کیفیت شبیه به نفت و یا گاز تولیدی می باشد. ضمن اینکه مواد مختلفی در طی مراحل مختلف از اکتشاف تا تولید مورد استفاده قرار می گیرند که برخی از آنها خطرناک و سمی بوده و می توانند اثرات زیانباری از جنبه های مختلف داشته باشند. در مرحله برداشت از یک چاه نفت یا گاز، آب همراه از جمله آلودگی هایی می باشد که در این حین تولید شده و به طور قطع به یقین تاثیرات خود را برمحیط زیست خواهد گذاشت. در بسیاری از مناطق جهان قوانین و مقرراتی برای جلوگیری از آلودگی های محیط زیست وضع و حتی در برخی از مناطق بسیاری از فعالیت هایی که منجر به تولید پسماندهای خطرناک نفت و گاز می شوند ممنوع گردیده است. حد مجاز نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه به دریا در استرالیا mg/lit30 متوسط روزانه و mg/lit50 متوسط ماهانه می باشد. در خصوص موادی که از نظر محیط زیستی نگرانی قابل توجهی را ایجاد می کنند، بیشتر کشورها استانداردهای سخت و دقیقی برای تخلیه آب تولیدی تنطیم کرده اند. به عنوان مثال حد متوسط ماهیانه برای تخلیه نفت و روغن در آب تولیدی در ونزوئلا برابر با mg/lit  20 می باشد. در کشور ما میزان

 نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه، بر اساس کنوانسیون کویت برای متوسط روزانهmg/lit  15 می باشد. رشد روز افزون فعالیت های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست محیطی و مدیریت نامناسب پسماندهای تولیدی از سوی دیگر، سبب شده است که در چند دهه اخیر مقادیر زیادی از پسماندهای ناشی از فعالیت های نفتی به محیط زیست راه پیدا کند. در صورتیکه برنامه ریزی مناسب جهت تصفیه و یا حذف پسماندهایی که به محیط زیست تخلیه می شوند صورت نپذیرد این مهم می تواند اثرات نامطلوبی به دنبال داشته باشد. اثرات زیست محیطی هیدروکربنها و مواد سمی موجود در آب تولیدی بر روی اکوسیستم، گیاهان، جانوران و انسان در این بین از مهمترین موضوعات خواهد بود. امروزه توسعه روز افزون آگاهی عمومی درباره محیط زیست در فرایند تولید از چاههای نفت و گاز باعث توجه شرکتها و خریداران به این مهم شده است، بطوریكه مسائل زیست محیطی نقش تعیین كننده ای را در انتخاب تجهیزات و همچنین استفاده از تكنولوزی های جدید برای دفع این مواد و به حداقل رساندن آلودگی، ایفا می كند.

یکی از مهمترین عوامل در کاهش اثرات منفی زیست محیطی آب تولیدی مدیریت صحیح آن می باشد، بگونه ای که برخی مواقع هزینه های مورد نیاز در حذف آلودگیهای یک پسماند و یا کنترل انتشار آلودگی آن با اعمال مدیریتی صحیح و ابتکاری به میزان چشمگیری کاهش پیدا خواهد کرد.

با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اینکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلایل مختلف، تولید آب همراه نفت و گاز روز به روز افزایش می یابد، در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت کاهش این صدمات و پیشگیری از آن ضروری به نظر می رسد.

با توجه به این ضرورت و اینکه بحث محیط زیست در طی سالهای اخیر جایگاه خوبی را در شرکت های نفتی پیدا کرده است، این پژوهش به بررسی مسائل مختلف آب تولیدی، روشهای تصفیه آب تولیدی و انتخاب روش مناسب جهت تصفیه آب همراه در سکوهای تولید نفت و گاز در دریا پرداخته است. شایان ذکر است این پایان نامه تحت حمایت شرکت نفت فلات قاره ایران و با همکاری واحد پژوهش و توسعه این شرکت انجام شده است.

 فصل اول: کلیات

آب تولیدی همراه نفت (PW)

سنگ‌های رسوبی كه در حال حاضر شامل لایه‌های رسوبی مختلفی است، در ابتدا از ته‌نشین شدن رسوبات اقیانوس‌ها، ‌دریاها، دریاچه‌ها و جریان‌های دیگر حاصل شده‌اند. این رسوبات به طور طبیعی شامل مقدار زیادی آب هستند. این آب همچنان با این رسوبات دفن می‌شود و باقی می‌ماند و میلیون‌ها سال بعد به عنوان (Connate water) مورد توجه قرار می‌گیرد. بسیاری از لایه‌های رسوبی بزرگ، در ابتدا با آب های اقیانوس‌ها و دریاها همراه بوده‌اند، بنابراین در اینگونه رسوبات، آب همراه در اصل آب دریاها بوده است. بهرحال، در طی سال‌های مختلف رویدادهایی رخ می‌دهد كه طی آنها نفت كه از مواد‌آلی ته‌نشین شده با این رسوبات تشكیل شده است از جایی كه سنگ مبداء نامیده می‌شود به سمت سنگ‌های رسوبی با نفوذپذیری و تراوایی بیشتر مهاجرت می‌كند. نفت دارای دانسیته‌ای كمتر از آب بوده و لذا به سمت سطح آب آمده و آب در لایه‌های زیرین قرار می‌گیرد و این آب، آب حوزه‌های نفتی نام می‌گیرد که به صورت ناخواسته هنگام استخراج نفت یا گاز به سطح آورده می شود. شکل (1-1) نحوه قرارگیری گاز، نفت و آب در یک مخزن را نشان داده است.

شکل (1-1): نحوه قرارگیری گاز، نفت و آب در یک مخزن

طبق منابع موجود می‌توان گفت حدود سال 1938 بود كه وجود شكاف‌ها و حفره‌هایی در مخازن هیدروكربوری كه شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولین كسی بود كه وجود آب را در مخازن تولید كنندة نفت گزارش داد. اما وی گمان می‌كرد كه این آب ممكن است در حین عملیات حفاری وارد حفره‌های مخزن شده باشد.

در بیشتر سازندهای حاوی نفت اینگونه گمان می‌رود كه سنگ مخزن قبل از اینكه توسط نفت اشغال شود، كاملاً به وسیله آب اشباع شده بوده است. هیدروكربن‌های با دانسیته كمتر به سمت موقعیت‌های تعادل دینامیكی و هیدرواستاتیكی مهاجرت می‌كنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا می‌كنند و جای آنرا می‌گیرند. البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد كرد بنابراین سنگ مخزن به طور معمول شامل هیدروكربن‌های نفتی و آب می‌باشد.

به تدریج با انجام آزمایشات مختلف مشخص شد كه كیفیت این آب از لحاظ تركیبات شیمیایی حل شده در آن از یك مخزن هیدروكربنی به مخزن هیدروكربنی دیگر تفاوت دارد. همچنین با افزایش برداشت از یك مخزن هیدروكربنی مقدار آب تولیدی نیز افزایش می‌یابد. در سال‌های گذشته آب تولیدی هنگام استخراج منابع هیدروكربنی به عنوان بخشی از مواد زاید تولید شده در عملیات تولید مورد توجه قرار گرفته است.

در واقع آب تولیدی جزء جدا نشدنی فرآیند بازیابی هیدروكربن‌هاست و در حوزه‌های نفتی توسعه یافته مقدار آب تولیدی به مراتب بیشتر است.

1-1-           پیشگفتار

انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدید پذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد. این انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می­تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل گردد[[i]].
به طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشید در حدود  3.8e23 کیلووات در ثانیه می‌باشد. ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه پتانسیل انرژی خورشیدی می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران و پراکندگی روستاهای کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهم­ترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه های برق رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل­های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دور افتاده در کشور از نظر هزینه، حمل‌نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد[1].
با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳.۵ کیلووات ساعت در مترمربع باشد استفاده از مدل­های انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است. این در حالی است که در بسیاری قسمت­های ایران، انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلووات ساعت بر مترمربع اندازه­گیری شده است ولی بطور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴.۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است[1].

1-2تاریخچه­ی سلول­های خورشیدی

اثر فوتوولتاییک اوّلین بار در سال 1839 توسط بکویه­رل[1]، فیزیکدان فرانسوی، به صورت تجربی نشان داده شد[[ii]] . پس از آن چارلز فریتز[2] در سال 1883 توانست اوّلین سلول خورشیدی حالت جامد را بسازد. او نیمه­هادی سلنیم را با لایه­ی نازکی از طلا پوشانده بود تا بتواند یک پیوند شکل دهد و با این کار توانسته بود به بازده 1% دست یابد. در سال 1946 راسل اُهل[3] موفّق شد یک سلول خورشیدی

 با پیوند مدرن بسازد.

با این حال اوّلین سلول خورشیدی کاربردی[4] در سال 1954، در آزمایشگاه بل[5]، ساخته شد. چاپین[6]، فولر[7] و پیرسون[8] برای ساخت این سلول از یک پیوند p-n نفوذی سیلیکون[9] استفاده کرده توانستند به بازده 6% دست یابند[2].
سلول­های پیشرفته­ی اوّلیه با استفاده از ویفر[10]های سیلیکن و ژرمانیوم به دست آمدند. پس از آن سلول­هایی ساخته شدند که در آن­ها از لایه­های نازک[11] سیلیکن یا دیگر نیمه­هادی­ها به جای ویفر استفاده می­شد. هم اکنون علاوه بر این دو نوع سلول خورشیدی از سلول­های متعدّد دیگری چون سلول­های پلیمری، ارگانیک، رنگ دانه­ای( حسّاس شده با رنگ[12])، چند پیونده و … بهره گرفته می­شود.
در این فصل انواع مهم سلول­های خورشیدی، که در سه نسل دسته­بندی شده­اند، به شکل مختصر مورد بررسی قرار می­گیرند: نسل اوّل( شامل سلول­های کریستالی سیلیکون[13]) نسل دوم( شامل سلول­های گوناگونی که در آن­ها از لایه­های نازک نیمه­هادی استفاده می­شود) و نسل سوم( شامل سلول­هایی که طرّاحی آن­ها به گونه ایست که می­توانند بازدهی فراتر از حدّ شاکلی- کوییزر دست یابند).

1-3-           انواع سلول­های خورشیدی

-3-1-       نسل اوّل سلول های خورشیدی (سلول های کریستالی سیلیکون)

در این دسته از سلول­های خورشیدی، از ویفرهای سیلیکون به عنوان نیمه­هادی فعّال استفاده می­شود. سیلیکون با گاف انرژی ev1.12 مادّه­ای بسیار مناسب برای جذب طیف خورشید به حساب می­آید. همچنین از نظر فراوانی در طبیعت دومین عنصر به شمار می­رود. این بدان معناست که دست یابی به سیلیکون خام هزینه­ی چندانی نخواهد داشت و نگرانی­ای هم برای اتمام منابع آن وجود ندارد.
برای دست­یابی به هدایت بالا، افزایش طول عمر سلول و جلوگیری از افت بازده( بر اثر بازترکیب حامل­ها) سیلیکون را به صورت تک کریستال و با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می­دهند. گاهی نیز برای کاهش هزینه­ها از سیلیکون چند- کریستال بهره گرفته می­شود.

1-3-1-1-      فرآیند رشد کریستال­های نیمه­هادی ها

شرایط رشد بلور( کریستال)های نیمه­هادی که برای ساخت قطعات الکترونیک استفاده می­شود بسیار دقیق­تر و مشکل­تر از شرایط سایر مواد است. علاوه بر این که نیمه­هادی­ها باید به صورت کریستالی در دسترس باشند، باید خلوص آن­ها نیز در محدوده­ی بسیار ظریفی کنترل شود. مثلا تراکم بیشتر ناخالصی­های مورد استفاده در بلورهای Si امروزی کمتر از 1 قسمت در ده میلیارد است. چنین درجاتی از خلوص مستلزم دقّت بسیار در استفاده و به کارگیری مواد در هر مرحله از فرآیند ساخت است[[iii]].
نیمه­هادی­های تک عنصری Si و Ge از تجزیه­ی شیمیایی ترکیب­هایی مانند GeO2، SiCl4 و SiHCl3 به دست می­آیند. پس از جداسازی و انجام مراحل اوّلیه­ی خالص­سازی، ماده­ی نیمه­هادی را ذوب کرده و به صورت شمش­[14]هایی در می­آورند. Si یا Ge به دست آمده بعد از مرحله­ی بازپخت[15] به صورت چند بلوری است.
در صورت عدم کنترل فرآیند سرمایش، نواحی بلوری دارای جهت­های کاملا تصادفی خواهند بود. برای رشد بلور فقط در یک جهت، لازم است که کنترل دقیقی در مرز بین مادّه­ی مذاب و جامد، در هنگام سرد کردن، انجام پذیرد[3].
یک روش متداول برای رشد تک-کریستال­ها، سرد کردن انتخابی ماده­ی مذاب است به گونه­ای که انجماد در راستای یک جهت بلوری خاص انجام پذیرد. برای مثال در نظر بگیرید یک ظرف از جنس سیلیکا حاوی Ge مذاب باشد؛ می توان طوری آن را از کوره بیرون آورد که انجماد از یم انتها شروع شده و به تدریج تا انتهای دیگر پیش رود. با قرار دادن یک دانه[16]­ی بلوری کوچک در نقطه­ی شروع انجماد می توان کیفیت رشد بلور را بالا برد. اگر سرعت سرد کردن به دقّت کنترل شود و مکان فصل مشترک جامد و مذاب به آهستگی در طول مذاب حرکت داده ش.ود، اتم­های ژرمانیوم همراه با سرد شدن بلور به صورت شبکه­ی الماسی آرایش می­یابند. شکل بلور به دست آمده توسط ظرف ذوب تعیین می­شود. Ge، GaAs و دیگر بلورهای نیمه­هادی معمولا با این روش، که روش بریجمن[17] افقی نامیده می­شود، رشد داده می­شوند. در شکل دیگری از این روش، ناحیه­ی کوچکی از ماده­ی بلوری ذوب شده و سپس ناحیه­ی مذاب طوری به طرف دیگر حرکت داده می­شود که در پشت ناحیه­ی مذاب و در هنگام حرکت آن یک بلور تشکیل شود[3].
یکی از معایب رشد بلور در ظرف مذاب این است که ماده­ی مذاب با دیواره­های ظرف تماس پیدا می­کند و در نتیجه­ در هنگام انجماد تنش­هایی ایجاد می­شود که بلور را از حالت ساختار شبکه­ای کامل خارج می­سازد. این نکته به ویژه در مورد Si که دارای نقطه­ی ذوب بالایی بوده و تمایل به چسبیدن به مواد ظرف ذوب را دارد، مشکلی جدی است. یک روش جایگزین، که این مشکل را برطرف می­کند، شامل کشیدن بلور از مذاب در هنگام رشد آن است. در این روش یک دانه­ی بلوری در داخل ماده­ی مذاب قرار داده شده و به آهستگی بالا کشیده می­شود و به بلور امکان رشد بر روی دانه را می­دهد. معمولا در هنگام رشد، یلور به آهستگی چرخانده می­شود تا علاوه بر هم­زدن ملایم مذاب، از هرگونه تغییرات دما( که منجر به انجماد غیر ممکن می­شود) متوسط گیری کند. این روش، که روش چوکرالسکی نامیده می­شود، به شکل گسترده­ای در رشد Si،  Ge و برخی از نیمه­هادی­های مرکب استفاده می­شود[3].

1-3-1-2-      سلول های خورشیدی کریستالی سیلیکونی

این سلول­ها را می­توان بسته به ساختار بلوری سیلیکون به دو دسته تقسیم نمود : سلول­های خورشیدی سیلیکونی تک-کریستال و سلول­های خورشیدی سیلیکونی چند­کریستال. در دسته­ی دوم از سیلیکون چند کریستال به عنوان نیمه­هادی فعّال استفاده می­شود. در دسته­ی اول به منظور دست­یابی به بازده بالاتر طیّ یک مرحله­ی اضافه، سیلیکون چندکریستال به تک کریستال تبدیل می­شود. این کار باعث افزایش هزینه­ی ساخت خواهد شد. از سوی دیگر، از آن جا که نیمه­هادی باید ابتدا به صورت مربّعی درآمده و سپس مورد استفاده قرار گیرد، دور ریز مواد در این دسته بیش از سلول­های چند کریستال است ( سیلیکون چند کریستال را می­توان در قالب­های مربعی رشد داد).

1-3-2-       نسل دوم سلول های خورشیدی (سلول های لایه نازک)

از آن جا که در سلول­های خورشیدی نسل اوّل هزینه­ی ساخت بسیار بالاست، باید راهی برای کاهش هزینه­ها یافت. برای این کار باید دید چه چیزی موجب بالا رفتن هزینه­ی بالای تولید در آن سلول­ها می­گردید. با یادآوری مطالب پیشین مشخّص می­شود که با کاهش مواد مورد استفاده و نیز کاهش کیفیت و خلوص ساختار بلوری می­توان هزینه­ها را، هر چند بازده هم کاهش یابد، کاهش داد.
در سلول­های خورشیدی لایه­نازک در واقع هم مواد مورد استفاده کاهش یافته است و هم فرآیند ساخت بسیار ارزان­تر شده است. علاوه بر این­ها نیمه­هادی­های لایه­نازک انعطاف هم دارند و این امر می­تواند کاربردهای جدیدتری نیز پیش روی آن­ها قرار دهد. در این سلول­ها برای کاهش بیشتر هزینه­ حتّی می­توان از نیمه­هادی­های بی­شکل نیز استفاده نمود.
در این فصل انواع مهم سلول­های خورشیدی لایه­نازک به صورت مختصر شرح داده شده­اند. لازم به ذکر است که معیار قرار گرفتن این سلول­ها در نسل دوم فقط لایه­نازک بودن نیمه­هادی در آن­هاست؛ در حالی که برخی از این سلول­ها می­توانند در سلول­های نسل سوم نیز قرار بگیرند چرا که بازده آن­ها می­تواند از حدّ شاکلی- کوئیزر نیز فراتر باشد.
 

:

شهرستان ارسنجان بین عرض جغرافیایی 40  29 تا 55   29 درجه شمالی و طول جغرافیایی 10   53 تا 35  53 درجه شرقی واقع گردیده این شهرستان درشرق استان فارس قرارداردو از شرق به شهرستان بوانات از شمال و غرب به شهرستان مرودشت و از جنوب به شهرستانهای نیریز و شیراز محدود می شود. شهرستان ارسنجان قبلاً یکی از بخش های شهرستان مرودشت بوده و در سال 1377 به شهرستان تبدیل شد. این شهرستان دارای یک بخش و 3 دهستان است و شامل 120 آبادی (78 آبادی مسکونی دائمی، 2 آبادی مسکونی موسمی، 25 آبادی خالی از سکنه دائمی، 15 آبادی خالی از سکنه موسمی) و یک شهر (شهر ارسنجان) است.

پژوهش هایی که دراین دشت توسط لوئی واندنبرگ(1342 م)، سامنر(1330). و یکیدا(1357) انجام شده نشان دهنده ارتباط فرهنگی بسیار گسترده بین محوطه های هم دوره در این منطقه است.

 روستای جعفرآباد حوزه مورد بررسی نگارنده نیز یکی از آبادی های  ارسنجان است.که دارای تپه های متعددی که بررسی آنها اساس پژوهش پیش رواست؛

تپه های جعفرآباد به دلیل تنوع سفال های نوسنگی در سطح محوطه و همچنین تشابه گونه، فرم و طرح های سفالها با نمونه های هم زمان خود در تل باکون.شغا،تیموران و……وگونه های مختلف دست ساخته های سنگی برای درک بهترارتباط فرهنگی جهت بررسی انتخاب گردید.

این پژوهش در شش فصل به شرح زیر نگاشته شده است:

 فصل اول کلیات و موقیت جغرافیایی و اقلیمی دشت ارسنجان

فصل دوم به شناسایی محوطه های پیش از تاریخ دشت ارسنجان می پردازد.

فصل سوم به بررسی باستان شناختی تپه جعفر a,b,c اختصاص دارد .

فصل چهارم معرفی سفال

فصل پنجم معرفی دست ساخته های سنگی

 فصل ششم به برآیند سخن اختصاص دارد.

1-1- بیان مسئله

باتوجه به همجواری دشت ارسنجان با دشت  های مرودشت وپاسارگاد و وجود اثار پیش از تاریخی در این مناطق دشت ارسنجان نیز ازاین لحاظ بسیارغنی بنظرمی رسدچنانکه اشگفت ها و غار هاو تپه وتپه های پیش از تاریخی  در نزدیکی تل جعفراباد وجود دارد، مطالعه تل های مذکور میتواند روشنگر ویزگی های فرهنگی منطقه در دوران  های مورد نظر باشد.

اهمیت وضرورت انجام تحقیق وجنبه های نوآوری آن، مهمترین مساله ایی  است که دراین پژوهش به آن پرداخته می شود مطالعه داده های پیش از تاریخی تل جعفرآباد a.b.cد شامل سفال وابزارسنگی به منظور ارائه الگویی از داده های سفالی و ابزار سنگی منطقه بنیانی برای مطالعات جامع تر بعدی است با توجه به اینکه در منطقه تل جعفراباد بجز ثبت اثر هنوز بررسی جامع باستانشناسی انجام نشده، ضرورت دارد که  اثار احتمالی دوران های مختلف ان نیز در مطالعات اینده مد نظر قرارگیرد

بررسی این تپه ها با اهداف زیر انجام خواهدشد

1-شناخت و طبقه بندی سفال تپه ها براساس شکل،رنگ،تزیینات وتکنیک ساخت

2-توصیف وطبقه بندی ابزارسنگی تپه ها

3-طراحی سفالهای شاخص دوره های مختلف تپه ها

4-مقایسه سفال های این تپه ها با مناطق همجوار و همدوره جهت گاهنگاری آنها که می تواند در شناخت و ارتباط فرهنگی انها نیز موثرباشد.

5 -شناخت و شناساندن اهمیت این تپه ها به ساکنین ضروری می نماید زیرا فعالیتهای کشاورزی تادامنه تپه گسترش یافته و چوپانان و موتورسواران از این تپه ها که شاخصه های مهمی از دوران نوسنگی است جهت راه میانبر استفاده قرار می کنند و همچنین سطح تپه ها، محل تخلیه  زباله های خانگی روستایی است و بدین ترتیب دیر زمانی نخواهد گذشت که تپه های مذکور به طور کلی منهدم خواهند شد.

صفحات خورشیدی در ماهواره­ها به طور گسترد­ه­ای در انجام جذب انرژی خورشید مورد استفاده قرار می­گیرند. از این انرژی برای ایجاد انرژی لازم برای در مدار باقی ماندن ماهواره­ها استفاده می­شود. این انرژی به ماهواره سرعت لازمه مورد نیاز برای در مدار باقی ماندن را می­دهد. ماهواره­ها تا زمانی که انرژی لازم برای داشتن سرعت لازمه در حرکت بر روی مدار را داشته باشند می­توانند در مدار مورد نظر خود حرکت کنند. به محض این که این انرژی به پایان برسد، ماهواره از مدار خارج شده و در حرکتی مارپیچی شکل به داخل جو زمین آمده و سقوط می­کنند. طراحی این صفحات خورشیدی کاری دقیق و با تکنولوژی بالا محسوب می­شود. اغلب صفحات خورشیدی موجود به طریقی طراحی و ساخته می­شوند که سختی لازم را دارا باشند تا قسمت اصلی ماهواره بتواند با حداقل ارتعاشات به موقعیت نهایی مطلوب خود

 برسد.  البته این سختی نباید با استفاده از طراحی­های سنگین و حجیم به­دست آید. چرا که، وجود صفحات خورشیدی صلب سنگین، باعث افزایش وزن کلی ماهواره خواهد شد. از طرف دیگر، وجود اجزا انعطاف­پذیر بر روی ماهواره­ها مانند صفحات خورشیدی، بازوهای بلند یک ربات فضایی و یا میله آنتن مخابراتی یک ماهواره، منجر به در نظر گرفتن تمهیداتی برای مقابله با اثرات انعطاف­پذیری می­گردد. به عنوان مثال اگر دوربین تعبیه شده بر روی بدنه ماهواره قصد گرفتن عکس از زمین را داشته باشد، ارتعاشاتی که از صفحات خورشیدی بر روی بدنه ماهواره تاثیر می­گذارند، مانع از گرفتن عکسی با کیفیت بالا از سطح زمین خواهند شد. سیستم­های چندجسمی شامل اجزا صلب و انعطاف­پذیر، از نظر دینامیکی شامل اجزاء پیوسته­ای هستند که از معادلات دیفرانسیل معمولی و جزئی جفت شده و غیرخطی تبعیت می­کنند. حل تحلیلی چنین سیستم­هایی تقریباً امکان­پذیر نمی­باشد. مشکل اصلی این سیستم­ها، مسئله ارتعاش عضوهای انعطاف­پذیر به دلیل سختی کم آنها می­باشد. روش­های متفاوتی برای مدل­سازی سیستم­های دینامیکی انعطاف­پذیر ارائه شده است. مدل­های ریاضی چنین سیستم­هایی عموماً از قضایای انرژی استخراج می­شوند. برای یک جسم صلب ساده، انرژی جنبشی براساس سرعت­های خطی و دورانی و همچنین انرژی پتانسیل براساس موقعیت مراکز جرم در میدان جاذبه بیان می­شود. در دینامیک اجسام چند جسمی، یک دستگاه اینرسی به عنوان دستگاه مرجع کلی برای تشریح حرکت یک سیستم چندجسمی به کار می­رود. همچنین یک دستگاه واسطه که به هر یک از اجزاء انعطاف­پذیر متصل است که جابه­جایی­ها و چرخش نسبی جسم را تعقیب می­کند. حرکت نسبت به این دستگاه واسطه نوعاً فقط به دلیل تغییر شکل جسم می­باشد. این انتخاب محاسبات نیروهای داخلی را ساده می­سازد، چرا که اندازه تنش­ها و کرنش­ها تحت حرکت جسم صلب تغییر نمی­کنند. همانند تانسور تنش کوشی و تانسور کرنش کوچک که می­تواند برای محاسبه نیروها نسبت به دستگاه واسطه مورد استفاده قرار بگیرد. این تانسورها منجر به یک نیروی خطی در این جابجایی نسبی می­شوند. نوع عمده از دستگاه واسطه که مورد استفاده قرار می­گیرند دستگاه شناور خوانده می­شوند. دستگاه شناور، حرکت جسم اصلی از ذره یا مولفه انعطاف­پذیر داخلی را تعقیب می­کند. یکی دیگر از روش­های مدل­سازی دینامیکی اجسام چندجسمی شامل اجزاء صلب و انعطاف­پذیر استفاده از ویژگی­های نرم­افزارهای ANSYS و ADAMS به طور همزمان است. نرم­افزار ANSYS با استفاده از روش المان محدود قادر به انجام آنالیز ارتعاشی و نرم­افزار ADAMS توانایی حل معادلات دینامیکی صلب و انعطاف­پذیر را در یک محیط داراست. با ترکیب این دو نرم­افزار قادر خواهیم بود با دقت بالایی مختصات تعمیم­یافته مورد نظر را به­دست آوریم. در بخش کنترل چنین سیستم­هایی با چالش­های بسیاری مواجه هستیم به این ترتیب که در اثر خیز الاستیک اجزای انعطاف­پذیر، سنسورهای اندازه­گیری دستگاه ناوبری مقادیر خطاداری را نشان می­دهند که حلقه کنترلی در مواجهه با این اثرات دچار عملکرد نامطلوب می­گردد. برای جلوگیری از این مشکل یکی از بهترین استراتژی­ها حذف نوسانات از روی اندازه­گیری­ها با استفاده از فیلترهای باریک و سیستم­های تطبیقی می­باشد. به این ترتیب می­توانیم با استفاده از کنترلرهایی ساده، سیستم­های دینامیکی پیچیده را به راحتی کنترل کنیم. نبود سنسور بر روی اجزاء انعطاف­پذیر دیگر چالش پیش روی است. برای حل این مسئله می­توانیم از اثرات ارتعاشی که اجزاء انعطاف­پذیر بر روی اجزاء صلب می­گذارند استفاده کنیم.

در این مقاله ابتدا به مدل­سازی دینامیکی یک ماهواره که شامل یک بدنه صلب مرکزی و دو صفحه انعطاف­پذیر می­پردازیم. مدل­سازی دینامیکی ابتدا با استفاده از روش لاگرانژ در حالت شبه­مختصات و سپس با استفاده از دو نرم­افزارهای ANSYS و ADAMS انجام گرفته است. در بخش کنترلی نیز از یک سیستم تطبیقی مدل مرجع و فیلتر باریک برای حذف ارتعاشات بر روی سرعت زاویه­ای بدنه صلب ماهواره استفاده شده است. در نهایت نتایج شبیه­سازی این کنترلر آورده شده و مزیت­های آن مورد بررسی قرار گرفته است.