تحضير الاغشية النانوية من تيتانات الباريوم سترونتيوم ذات تركيب بيروفسكايت للتطبيقات الفوتوفولتائية

الباحث

ثامر حسن علي

المشرف

مخلص مولود إسماعيل - عدي نعيم سلمان

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / الفيزياء التطبيقية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Barium Strontium Titanate; Perovskite; Nanorods; Photovoltaics

في هذه الدراسة، تم إنتاج تيتانات الباريوم سترونتيوم حيث تم إنتاج هياكل نانوية وبتراكيز مختلفة (x= 0.2,0.25 and 0.3) بشكل فعال على أغشية القضبان النانوية من مادة أوكسيد التيتانيوم والتي تشكلت على ركائز أكسيد القصدير الفلوري باستخدام العملية الحرارية المائية، والتي تعتبر طريقة ذات سرعة عالية للتفاعل ،وتكنولوجيا بسيطة واقتصادية. للتعرف على الحالة المثلى تمت دراسة خصائص النمو (زمن التفاعل والتركيزات المختلفة) في هذا البحث. تم دراسة الخصائص الكهربائية والتركيبية والبصرية لأغشية اوكسيد التيتانيوم وتيتانات الباريوم سترونتيوم على نطاق واسع في ظل مجموعة متنوعة من الظروف. تم استخدام حيود الأشعة السينية وقياسات المجهري الإلكتروني الماسح لتحليل البنية وهيئة السطح لأوكسيد التيتانيوم وتيتانات الباريوم سترونتيوم ذات القضبان النانوية. في زمن 4 lela تم تحضير أغشية تيتانات الباريوم سترونتيوم ذات القضبان النانوية بتراكيز مختلفة (0.3 and 0.25 ,0.2). تم التحقق من إنتاج القضبان النانوية GIS طور روتايل لكل من أوكسيد التيتانيوم وتيتانات الباريوم سترونتيوم بواسطة تحليل حيود الأشعة السينية، وتبين ان القضبان النانوية تمتلك طورين من الروتايل في الاتجاهين ]002[ و [100]؛ مع المحور المتنامي Ga gee على الركيزة (FTO) و (1102). تمت زيادة تبلور اغشية أوكسيد التيتانيوم عن طريق زيادة فترة النمو من 4 إلى dela Pe بينما تمت زيادة تبلور اغشية تيتانات الباريوم سترونتيوم بزيادة التركيز من 0.2 إلى 0.3. أظهر الغشاء بتركيز 0.3 تبلورًا جيدًا. اظهرت اختبارات المجهر الالكتروني الماسح أن شكل القضبان النانوية هو رباعي الزواياء وأن هيئة السطح ممكن ان تغير (الكثافة والطول والقطر) للقضبان النانوية عن طريق تغيير فترة زمن النمو واستخدام تراكيز مختلفة من أوكسيد التيتانيوم وتيتانات الباريوم سترونتيوم. تم دراسة الخصائص البصرية لأغشية أوكسيد التيتانيوم وتيتانات الباريوم سترونتيوم بوساطة قياس طيف النفاذية، les الامتصاص وفجوة الطاقة، لأزمان نمو وتراكيز مختلفة. تمت دراسة موصلية أوكسيد التيتانيوم وتيتانات الباريوم سترونتيوم بالنسبة للمعلمات المختلفة، ومن خلال قياسات هول تبين ان اغشية أوكسيد التيتانيوم عبارة عن أشباه موصلات من النوع المانح. في الظروف المناسبة ٠١( ساعات TS iy +( يمكن تكوين قضبان نانوية من أوكسيد التيتانيوم وتيتانات الباريوم سترونتيوم باتجاه عمودي عالي الترتيب. جذبت الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة ذات الحالة الصلبة (-55 LOK 5 (DSSC البيروفسكايت الشمسية المطورة Uae اهتمامًا كبيرًا في المجال العلمي للخلايا الكهروضوئية نظرًا لتكلفتها المنخفضة؛ وغياب المحاليل، وبساطة التصنيع، وكفاءة تحويل الطاقة الواعدة (PCE) في هذه الأنواع من الخلايا الشمسية، يمكن لجزيء الصبغة أو البيروفسكايت أن يحصد الضوء على أساس الإثارة الإلكترونية بعد ذلك، يتم جمع الإلكترون -فجوة. تم ملاحظة وتمييز تأثير Spiro-OMeTAD على أداء الخلايا الشمسية كمادة ناقلة للفجوات. أدت التوصيلية المتزايدة لطبقة Spiro-OMeTAD وتعزيز نقل الشحنة في واجهة Spiro-OMeTAD / نالل إلى تسهيل أداء الخلايا الشمسية. أظهرت الخلية الشمسية الحساسة للصبغة الصلبة (ss-DSSC) كفاءة تحويل كهروضوئية إجمالية قدرها 13.14%

In this study, barium strontium titanate Ba1−xSrxTiO3 (BST) where, (x = 0.2, 0.25 and 0.3) nanostructures were effectively produced on TiO2 nanorod films formed on fluorine tin oxide (FTO) substrates using the hydrothermal process, which is a high-velocity, simple, and economical technology. To identify the optimal condition, the growth characteristics (reaction time and varied concentrations) were studied in this research. The electrical, structural, and optical characteristics of TiO2 and BST films have been widely explored and characterized under a variety of circumstances. X-ray diffraction and field emission scanning electron microscopy measurements were used to analyze the structure and surface morphology of TiO2 and BST nanorod. At 4 hours, BST nanorod films with varied concentrations (0.2, 0.25, and 0.3) were prepared. The production of rutile TiO2 and BST nanorods was verified by X-ray analysis, and the nanorods were orientated in the [002] and [100] directions, with the grown axis perpendicular to the FTO and TiO2 substrate. The crystallinity of TiO2 film was raised by increasing the growing period from 4 to 30 hours, while the crystallinity of BST film was increased by increasing the concentration from 0.2 to 0.3. The film with a concentration of 0.3 exhibited well crystallization. FESEM tests revealed that the nanorods were tetragonal in form, and that the morphology (density, length, and diameter) of the nanorods may be modified by modifying the development period and using varied concentrations of TiO2 and BST. The optical characteristics of TiO2 and BST films, such as transmittance, absorption coefficient, and energy gap, were investigated for a variety of growth times and concentrations. With varying reaction time, the optical energy band gap of TiO2 reduced from (3.14 to 3.0) eV. The optical energy band gap of BST changed from (3.22 to 3.06) eV with various concentration. TiO2 and BST conductivity has been studied. For the various parameters, hall measurements revealed that the TiO2 nanorod is n-type semiconductor. At proper circumstances (10 hours and 0.3) highly ordered vertically aligned TiO2 and BST nanorods may be formed. Solid-state dye-sensitized solar cells (ss-DSSC) and recently developed perovskite solar cells (PSCs) have attracted a great attention in the scientific field of photovoltaics due to their low cost, absence of solvent, simple fabrication and promising power conversion efficiency (PCE) . In these types of solar cell, the dye molecule or the perovskite can harvest the light on the basis of electron excitation. Afterwards, the electron and hole are collected at the charge transport Materials. The effect of Spiro-OMeTAD on the solar cell performance was observed and characterized. The increased conductivity of the Spiro- OMeTAD layer and enhanced charge transfer at the Au/Spiro-OMeTAD interface facilitated the solar cell performance.The solid-state dye- sensitized solar cell (ss-DSSC) demonstrated an overall photoelectric conversion efficiency of 3.14%.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب