مناقشة أطروحة طالب الدكتوراه ليث علي صالح من قسم علوم الفيزياء

ناقش قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم بجامعة ديالى أطروحة طالب الدكتوراه ليث علي صالح والموسومة تحضير بعض التراكيب النانوية لأغشية أكاسيد المعادن الثلاثية (TMOs) الرقيقة للتطبيقات الكهروضوئية وذلك على قاعة الشهيد ذكاء عبد الأمير في الكلية.

في هذه الدراسة تم ترسيب الأغشية الرقيقة للمواد المحضرة (Cd₂SnO₄ و Zn₂SnO₄) بطريقة الانحلال  الحراري في درجات حرارة ^oC) 550 and450,500)، وتم ترسيب اغشية رقيقة اخرى للمواد المحضرة (Cu₂SnS₃ و CuZnS) بطريقة الطلاء الدوراني عند درجات حرارة( ^oC300,250 and 200) وكذلك  تم تحضير اغشية اخرى للمواد (Cd₂SnO₄ و Zn₂SnO₄) في درجة حرارة ^oC) 550) والمواد (Cu₂SnS₃ و CuZnS) في درجة حرارة (300 ^oC) بطريقة (سول-جل).

تمت دراسة الخواص التركيبية والبصرية والكهربائية (تأثيرهول) للأغشية الرقيقة المحضرة. أظهرت نتائج حيود الأشعة السينية (XRD) أن الأغشية التي تم تحظيرها بطريقة الانحلال الحراري Cd₂SnO₄ و Zn₂SnO₄ متعددة التبلور ذات تركيب مكعب (سبنيل) بينما الأغشية التي تم تحظيرها بواسطة الطلاء الدوراني  Cu₂SnS₃ متعدد البلورات مع تركيب رباعي و التركيب السداسي ل  CuZnSوأن الزيادة في درجة حرارة الركيزة تزيد من حجم البلورة .كذلك  تم قياس الحجم البلوري باستخدام صيغة شرر ل (Cd₂SnO₄ ,Zn₂SnO_4, and Cu₂SnS₃ (CuZnS ووجد انها تساوي (nm 43.8, nm 22.0 , nm 22.5  nm و37.2) على التوالي. كما أظهرت نتائج حيود الأشعة السينية (XRD) أن جميع أغشية Cd₂SnO₄, ,Zn₂SnO₄ Cu₂SnS₃ CuZnS and المحضرة بطريقة (سول –جل ) هي متعددة التبلور ذات تركيب مكعب. و لها حجم بلوري يبلغ  (nm 4 25.0 nm,13.,.7 nm 26 و  .5 nm 30 ) على التوالي . وفقًا لأطياف (FTIR) فإنها أكدت تشكيل المواد المصنعة وكذلك  ظهور قمم اهتزاز واسعة   (O-H) عن طريق التبخير الحراري وطلاء الدوراني.

تم تأكيد وجود الهياكل النانوية للأغشية الرقيقة المحضرة بتقنيات (XRD ، AFM ، FE-SEM) ، حيث أظهرت نتائج قياسات مجهر القوة الذرية (AFM) تأثير واضح في قيم حجم الحبيبات  وخشونة السطح و الجذر التربيعي لمتوسط ​​الخشونة مع الركيزة المتغيرة مع درجة الحرارة للأغشية المحضرة عن طريق الانحلال الحراري والطلاء الدوراني. تمت دراسة الخواص البصرية من خلال تسجيل الامتصاصية والنفاذية الطيفية ضمن مدى الطول الموجي (300-900 نانومتر).حيث أظهرت النتائج انخفاضًا في امتصاص الأغشية للضوء الساقط مع زيادة قيم النفاذية و زيادة الطول الموجي للأغشية الرقيقة Cd₂SnO₄ و Zn₂SnO₄. أظهرت النتائج أيضًا زيادة في قيم معامل الامتصاص مع زيادة درجة حرارة الركيزة زيادة في امتصاص الأغشية للضوء الساقط مع انخفاض قيم النفاذية و زيادة الطول الموجي لـ Cu₂SnS₃ و CuZnS و أظهرت ان  قيم فجوة الطاقة تزداد مع زيادة درجة حرارة الركيزة للأغشية المحضرة بطريقة الانحلال الحراري Cd₂SnO₄ و Zn₂SnO₄ وكانت قيم فجوة الطاقة لهاeV 2.75 وeV 3.30عند درجة حرارة ^oC  550 على التوالي. كذلك تم قياس فجوة الطاقة لكل من لكل من Cu₂SnS₃ و CuZnS وجد انها تساوي eV1.65و eV1.80 على التوالي عند درجة حرارة ^oC  300 والمحضرة بطريقة التبخير الحراري والطلاء الدوراني.

كذلك أظهرت نتائج تأثير هول أيضًا أن زيادة درجة حرارة الركيزة تساهم بشكل عام في تحسين الخواص الكهربائية لجميع الاغشية، وأن أعلى موصلية كهربائية كانت لـ Cu₂SnS₃ حيث بلغت x10⁶ (Ω.cm) ^{– 1} 1.001  يقابلها زيادة تركيز حاملات الشحنة ^3-  cm10²³  × 1.231 ، وانخفاض المقاومة الكهربائية (cm ^7- 10× 9.987 ) . في هذه الدراسة ، تم استخدام النقش الكهروكيميائي لرقائق السيليكون من النوع (p and n-types ) لتحضير نوع (p and n-types) من السيليكون المسامي بكثافة تيار تنميش  mA/cm²) 10) ولمدة (min10). أخيرًا ،تم ترسيب Cd₂SnO₄ و Zn₂SnO₄ على السيليكون المسامي باستخدام طريقة الانحلال الحراري و (and Cu₂SnS₃ CuZnS) المترسبة على السيليكون المسامي باستخدام طريقة طلاء الدوران .و Cd₂SnO₄) ،Zn₂SnO₄ ، and Cu₂SnS₃ (CuZnS المترسبة على السيليكون المسامي بطريقة الصب بالقطرة بسمك (1μm),ثم ترسيب الألمنيوم  كقطب كهربي موصل على الوجه الخلفي لخلية السيليكون باستخدام تقنية اتلانحلال الحراري. بعد ذلك تم فحص خصائص الخلية الشمسية والكاشف الضوئي. تم قياس خصائص منحنيات كثافة التيار الكهروضوئي (I-V) للخلايا الشمسية المصنعة تحت الضوء الشمسي المحاكي (100mW/m²) ، تم حساب المعلمات بما في ذلك (فولتية الدائرة المفتوحة  V_OC), (تيار الدائرة المغلقة I_SC),( عامل الملا FF ٪) و(كفاءة الخلية الشمسية% η  ). تم الحصول  على  أعلى كفاءة من خلال الطلاء الدوراني وكانت قيمته  (4.7٪)  للوصلات  غير  المتجانسة  (CuZnS)/ PSi / n-Si / Al)    وأظهرت النتائج أن طريقة الصب بالقطرة لعبت دورًا رئيسيًا في زيادة أداء الخلية الشمسية. تم الحصول على أعلى كفاءة وقيمتها (7.80٪) للترابطات غير المتجانسة Cu₂SnS₃) / PSi / n-Si / Al)). أظهرت قياسات الاستجابة الطيفية لأجهزة الكشف الضوئية المعدة أنها عملت ضمن النطاقnm  (400-900) ، وهي أعلى قيمة استجابة طيفية للوصلات غير المتجانسة يمكن استخدام ((CuZnS )/ PSi / n-Si / Al لتطبيقات جهاز الكشف الضوئي ضمن الأشعة القريبة من المنطقة  تحت الحمراء و الطيف المرئي ، حيث تكون الاستجابة الطيفية (Rλ) والكشف النوعي (D *) لأجهزة الكاشفات الضوئية CuZnS / PSi / n-Si / Al حوالي (A / W 0 0.6) و(9.2×10¹² cm Hz^1/2 W^-1)  على التوالي ، عند  nm(λ ~ 450).

وقد تم قبول الأطروحة ومنح الطالب درجة الدكتوراه في علوم الفيزياء .. ألف مبارك ..

<<  الموضوع التالي  |  الموضوع السابق  >>