تحسين كفاءة الخلية الشمسية السليكونية باستخدام الأغشية النانوية (ZnO وTiO2)

الباحث

نور علي ناصر

المشرف

كاظم مطر شبيب - اياد كاظم حسن

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Silicon solar cell;ZnO;TiO2;Nano films

في هذا العمل تم استخدام تقنية الترسيب بالليزر النبضي (PLD) ، وتم ضبط تردد تشغيل الليزر على تردد مزدوج(6112). تم القيام بذلك من أجل بناء أغشية نانو من أكسيد الزنك واكسيد التيتانيوم. تم استخدام ليزر Nd-YAG بطول موجي )1064 نانومتر) ومستويات طاقة )900 and ,700,800( مللي جول على ركائز زجاجية و51 (نوع (P-type بسماكات مختلفة. بعد ذلك ، تم تلدين أغشية ZnO و TiO, لمدة ساعتين عند درجة حرارة 400 درجة مئوية. كشفت الأطياف المرئية للأشعة فوق البنفسجية أن ZnO و TiO) لهما امتصاص قوي للأشعة فوق البنفسجية بالإضافة إلى فجوة طاقة كبيرة 2.9,3.04,and 3.05 eV) ) و ) and ,2.9,3.06 eV 3.3( لمستويات الطاقة )900 and ,700,800( مللي جول. في المقابل. في حالة عدم وجود التلدين ، كانت الخشونة وحجم حبيبات ZNO و TiO )9.048( نانومتر ، (81,26) نانومتر (١ 50.71) نانومتر ،)184.05( نانومتر على التوالي؛ بعد التلدين زادت هذه القيم إلى (15.27) نانومتر و(98.59) نانومتر و (51.74) نانومتر:(412.5) على التوالي. كانت أسطح الرقائق ALES عند المستوى الأمثل للطاقة ، والذي كان 700 مللي جول ، وتزايدت هذه الخشونة مع ارتفاع درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر تحليل FESEM وجود مورفولوجيا حبيبية أظهرت ميلا للتجزئة إلى جزيئات أصغر مع نمو سمك العينة. تم تحديد سماكة الأغشية الرقيقة باستخدام المقطع العرضي FESEM ، وأظهرت النتائج أن السماكات كانت (128.58,189.53,and 987.89)nm للاغشية ZnO و 1630.53,and 2579.66)nm ,278.01 ) للاغشية TiO, . مع زيادة قوة الليزر ، أظهرت النتائج زيادة في سمك الطبقة الرقيقة. بالإضافة إلى ذلك ¢ زاد الامتصاص بينما انخفضت النفاذية مع زيادة سمك الطبقة الرقيقة. من حيث الخواص الكهربائية للخلية ، وجدنا أن كفاءة الخلية الملدنة قد زادت بشكل ملحوظ مقارنة بكفاءة الخلية غير الملدنة.

In this research, the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique was used, and the operating frequency of the laser was tuned to a double frequency. This was done in order to construct nano-thin films of zinc oxide (ZnO) and titanium oxide (TiO2). A Nd -YAG laser with a wavelength of (1064 nm), pulse frequency of (6 Hz), and laser energy of (700,800, and 900) mJ were used on glass and Si (p-type) substrates of different thicknesses. Then, the ZnO and TiO2 films were annealed for 2 hours at a temperature of 400 °C. UV-vis visible spectra revealed that ZnO and TiO2 have strong UV absorption as well as a large energy gap (2.9,3.04,3.05 eV) and (2.9,3.06, and 3.3 eV) for energy levels (700,800,and 900) mJ. in contrast. In the absence of annealing, the roughness and grain size of ZnO were (9.048) nm, (81.26 nm),and the roughness and grain size of TiO2 (50.71 nm), (184.05) nm, respectively; after annealing, these values increased to (15.27) nm and (98.59)nm for ZnO and (51.74) nm, (412.5) nm for TiO2, respectively. The surfaces of the flakes were rough at the optimum energy level, which was (700 mJ), and this roughness increased with increasing temperature. In addition, FESEM analysis showed a granular morphology that showed a tendency for fragmentation into smaller particles with the growth of the thickness of the sample. The thickness of the thin films was determined using the FESEM cross-section, and the results showed that the thicknesses were (128.58,189.53,and 987.89 nm)for ZnO and (278.01, 1630.53, and 2579.66nm) for TiO2 at laser energy of (700,800, and 900) mJ, respectively. As the laser energy increased, the results showed an increase in the thickness of the thin film. In addition, the absorbance increased while the transmittance decreased with increasing thin film thickness. In terms of the electrical properties of the cell, we found that the efficiency of the annealed cell was significantly increased compared to that of the unannealed cell.

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