منصة الرسائل والاطاريح: دراسة اطياف أنبعاث البلازما للذهب والفضة النانوية المحضرة بواسطة الاستئصال بالليزر

الخلاصة

ركزت الدراسة الحالية على أطياف البلازما المنبعثة من معادن الذهب والفضة تحت تأثير نبضات الليزر. ولتحقيق هذا الغرض تم استخدام ليزر Nd:YAG عند الطول الموجي 1064 نانومتر، ومدة النبضة 10 نانو ثانية ، وطاقة الليزر 100 ملي جول، والتردد 6 هرتز، وعدد النبضات 600 نبضة تركز مباشرة على الأهداف المعدنية. علاوة على ذلك، يتم تصنيع جزيئات الذهب والفضة النانوية بشكل تجريبي باستخدام الاستئصال بالليزر النبضي في السوائل. تم بعد ذلك ترسيب الجسيمات النانوية المعدنية على ركائز السيليكون والزجاج بطريقة الغمس، وتمت دراسة أطياف انبعاثها باستخدام تقنية التحليل الطيفي للانهيار المستحث بالليزر (LIBS). وبالتالي، يتم إجراء مقارنة بين الأهداف السائبة والركائز المعززة بالنانو. يتم حساب معلمات البلازما مثل درجة الحرارة والكثافة والتردد وطول ديباي. وكذلك يتم قياس الخواص البصرية والهيكلية والكهربائية عن طريق قياس خصائص الأشعة فوق البنفسجية و المرئية، XRD، FE-SEM وIV، على التوالي. وأخيرا، يتم ترسيب جزيئات الذهب والفضة النانوية وخليطها على سطح الخلية الشمسية لتحسين كفاءتها. أثبتت النتائج التي توصلنا اليها أن الفضة لها معاملات بلازما أكبر من الذهب، وذلك بسبب الطول الموجي لليزر المستخدم، مما يجعل الفضة تمتص ضوء الليزر أكثر من الذهب، وهذه النتيجة تتفق مع نتائج الامتصاص. تم الحصول على زيادة في معلمات البلازما عند مقارنة معلمات البلازما قبل وبعد ترسيب الجسيمات النانوية على ركائز الزجاج والسيليكون. أظهرت نتائج FE-SEM للجسيمات النانوية أشكال كروية بمتوسط حجم (13.9، 12.09، 18.38) نانومتر بينــــــما أظـــهرت نتائج XRD حجم البلـــــورة الذي بلغ (10.9، 12.1، 11.9) نانومتر لكل من الـ Au NPs)، Ag NPsومخالطيها) ، على التوالي. أثبتت النتائج أيضًا أنه يمكن استخدام تقنية NELIBS لتحسين العينات منخفضة الامتصاص دون ان تسبب في حدوث شقوق داخلية في العينة. قد تؤدي هذه الآلية إلى خفض عتبة الانهيار لـ Si، وبالتالي زيادة شدة خطوط الانبعاث مما يؤدي إلى تعزيز إمكانية اكتشاف LIBS، خاصة بالنسبة لنطاق الطول الموجي من 400 إلى 550 نانومتر. وذلك لأن الاختلاف في آلية تفاعل إشعاع الليزر مع الجسيمات النانوية الموجودة يؤدي إلى تعزيز خط الانبعاث. وأخيرا، أدى ترسيب الجسيمات النانوية المعدنية على أسطح الخلايا الشمسية إلى تحسين أدائها للحصول على المزيد من الطاقة عن طريق زيادة الامتصاص داخل الطبقة النشطة عند الطول الموجي البلازموني أو عن طريق تقليل عملية إعادة التركيب عن طريق زيادة الموصلية السطحية.