مناقشة أطروحة طالبة الدكتوراه شهلاء منذر عبد الحسين من قسم علوم الفيزياء

ناقش قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم بجامعة ديالى أطروحة طالبة الدكتوراه شهلاء منذر عبد الحسين الموسومة تعزيز كفاءة الخلية الشمسية للسيليكون المسامي بتضمين بعض جسيمات اكاسيد المعادن النانوية وذلك في يوم الخميس الموافق 2021/7/1 وعلى قاعة الشهيد ذكاء عبد الأمير في الكلية.

تضمنت الدراسة تم تحضير السيليكون المسامي (PSi) باستخدام عملية التنميش الكهروكيميائية لنوعين من شرائح السيليكون (p,n) بكثافة تيار التنميش (10mA /cm2)ولمدة (10) دقائق. كما وتمت دراسة الخصائص الهيكلية والمورفولوجية للسيليكون المسامي باستخدام XRD، AFM، FESEM وFTIR الطيفي. أظهرت النتائج (XRD) أن السيليكون المسامي نوع (n و p) ذات تركيب أحادي البلورة مع ذروة واحدة قوية حادة وضيقة ، والتوجه المفضل على طول (400). وقد استخدم (AFM) للتحقيق في متوسط حجم الحبيبي و المسامية للسيليكون المسامي من نوع(n و p) , وتضاريس السطحية لطبقة (PSi) ناعم ومتجانس، ويتكون غشاء المسامي من مصفوفة ذات توزيع عشوائي لأعمدة السيليكون النانوية البلورية التي لها نفس الاتجاه. وقد استخدمت ((FESEM لدراسة مورفولوجيا السطح لطبقة السيليكون المسامية، في حين أظهرت تحليلات (FTIR)وجود ذرة الهدروجين على شكل اواصر ضعيفة.

حيث تم تحضير جسيمات أكسيد الزنك و أكسيد الليثيوم النانوية بشكل منفصل عن طريقة (الترسيب الكيميائي والترسيب البسيط) ، على التوالي ، وتم ترسيبها على قواعد (الزجاج, السيليكون ، FTO) بطريقة الصب بالقطرة لإعداد الاغشية الرقيقة (ZnO و Li2O). وكذلك، تمت دراسة الخصائص الهيكلية والمورفولوجية والبصرية للأغشية باستخدام مقياس الطيف الضوئي XRD و AFM و SEM و (UV-Visble) على التوالي. وأظهرت نتائج (XRD) أن اغشية ZnO) و(Li2O هي متعددة البلورات مع تركيب (سداسي و مكعب)، والتوجه المفضل على مستوى (101) و (003) ، على التوالي. باستخدام صيغة شيرير، تم قياس حجم البلوري ووجد أن اغشية الرقيقة ل (ZnO وLi2O) تمتلك حجم البلوري (22.04 و 45.6 )نانومتر على التوالي. أظهر نتائج (AFM) للأغشية الرقيقة متجانسة وناعمة. و تضاريس السطح للأغشية المحضرة تم دراستها ب(SEM). وأظهرت نتائج(UV-Visble) للأغشية المحضرة ان لديها امتصاص جيد في منطقة مرئية وبالقرب من الأشعة تحت الحمراء. وبالتالي، تم اختياره كطبقة امتصاص نشطة في تطبيقات الخلايا الشمسية. تم حساب فجوة الطاقة البصرية للانتقال الإلكتروني المباشر المسموح باستخدام نموذج (تاوس) ووجد أن قيم فجوة الطاقة للأغشية هي 4.18 و5.5 الكترون فولت على التوالي.

فيما بعد، تم خلط نسب معينة (0.25:0.75)، (0.5:0.5) و (0.75:0.25) من (ZnO:Li2O) وأودعت على السيليكون المسامي باستخدام طريقة الصب بالقطرة بسماكة 1.4 μm، ثم تم إيداع (Al) كإلكترود موصل على الوجه الخلفي لخلية السيليكون باستخدام تقنية التبخر الحراري. بعد ذلك، تم دراسة خصائص الخلية الشمسية والكاشف الضوئي. تم قياس التيار الضوئي لمنحنيات خصائص (J-V) للخلايا الشمسية المصنعة تحت محاكاة الضوء الشمسي (10 ميغاواط / م2) ، تم حساب المعلمات بما في ذلك(فولتية الدائرة المفتوحة Voc )، (تيار الدائرة المغلقة JSC) ،(عامل الملأ FF ٪ )و(كفاءة الخلية الشمسية η ٪ .

وأظهرت النتائج أن الخلية الشمسية المصنعة من مزج جسيمات نانوية ل(ZnO مع Li2O) لعبت دورا رئيسيا في زيادة أداء الخلية الشمسية. تم الحصول على أعلى كفاءة في نسبة الخلط (0.5: 0.5) لـ (ZnO: Li2O) وكانت قيمته (11.09 ٪) للخلية ((ZnO: Li2O)/PSi/p-Si/Al، و الخلية متعددة الوصلات (FTO/ZnO/Li2O/PSi/p-Si/Al) كطبقة نشطة سجلت كفاءة أعلى (24٪). مقارنة مع الخلايا الشمسية الأخرى الملفقة. وأظهرت القياسات الطيفية للاستجابة الضوئية المعدة أنها عملت ضمن نطاق (350-900) نانومتر، أعلى قيمة استجابة طيفية لـمفرق الهجين Al/ZnO/PSi/p-Si/Al يمكن استخدامها لتطبيقات الكاشف الضوئي ضمن طيف الأشعة فوق البنفسجيه، حيث كانت قيمة الاستجابة الطيفية (Rλ) والكشفية (D*) للكاشف الضوئي Al/ZnO/PSi/p-Si/Al A/W)2.08) و (12.9X1013cm Hz1/2W-) على التوالي، في مدى الطول الموجي (λ ~ 450)نانومتر.

وحضر المناقشة كل من الأستاذ الدكتور رمضان ابراهيم عاكول عميد كلية بلاد الرافدين الأهلية والأستاذ عبد الشمري مدير بيئة ديالى بالاضافة الى السيد عميد الكلية الأستاذ الدكتور تحسين حسين مبارك.

وتألفت لجنة المناقشة من السادة المدرجة أسماؤهم أدناه: