منصة الرسائل والاطاريح: تصنيع خلية شمسية متعددة الطبقات على ركيزة n-Si

الخلاصة

في هذا العمل تم تحضير أغشية Cu2O وSnS و Cu2O/SnS و Cu2O:SnS الرقيقة على ركائز من الزجاج والسليكون بتقنية التبخير الحراري وتحت ضغط (1×10-7) mbar ولدنت بدرجة حرارة 200 درجة مئوية ولمدة ساعتين. تم دراسة وتحليل الخصائص التركيبية والبصرية والكهربائية للأغشية المحضرة قبل وبعد عملية التلدين. نتائج حيود الأشعة السينية (XRD) تشير إلى ان تركيب جميع الأغشية الرقيقة المحضرة هي متعددة التبلور وان أغشية Cu2O الرقيقة تمتلك طور مكعب ( Cubic) وان أغشية SnS الرقيقة لها طور (Orthorombic) .وجد ان قيمة معدل الحجم البلوري لأغشية Cu2O الرقيقة تزداد من12) إلى(16 نانومتر كما يمكن ملاحظة وجود انخفاض في معدل الحجم الحبيبي لباقي الاغشية حيث انخفضت من (14 إلى13) نانومتر و (14 إلى 11 ) نانومتر و (16 إلى 12 ) نانومتر لأغشية SnS و Cu2O/SnS وCu2O:SnS الرقيقة على التوالي. صور المجهر الالكتروني الماسح لانبعاث المجالFESEM) ) لأغشية Cu2O الرقيقة تشير إلى إن حجم الجسيمات (البلورات) يزداد بعد عملية التلدين بينما تقل لاغشية SnS وCu2O/SnS وCu2O:SnS الرقيقة . إن طبوغرافية سطح الأغشية الرقيقة يبدو ناعم نسبيا ومطلي بانتظام وأظهرت نتائج مجهر القوة الذرية (AFM) ان سطح الاغشية المحضرة على أرضية من الزجاج ذات بنية سطح صقيله. سجلت أطياف معامل الامتصاص والنفــاذية في مدى الطول الموجي (1100-300) نانومتر والتي أظهرت أن حافة الامتصاصص لأغشية Cu2O الرقيقة أزيحت نحو الاطوال الموجية الأطول بزيادة درجة الحرارة بعد عملية التلدين. كما ان حافات الامتصاص لأغشية SnS وCu2O/SnS وCu2O:SnS الرقيقة أزيحت نحو الاطوال الموجية الأقصر. ان فجوة الطاقة للانتقال المباشر المسموح لأغشية Cu2O المحضرة انخفضت من (2.57 إلى 2.15) الكترون فولت بعد التلدين عند 200 درجة مئوية بينما زادت قيمة فجوة الطاقة لاغشية SnS من (1.53إلى 1.8( الكترون فولت و قيمة فجوة الطاقة لأغشية Cu2O/SnS ازدادت من (1.75 إلى 1.80) الكترون فولت بعد عملية التلدين كما ان فجوة الطاقة لأغشية SnS: Cu2O الرقيقة ازدادت من (3.66 إلى 3.86) الكترون فولت على التوالي. بالإضافة الى ذلك تم دراسة تأثير التلدين على الثوابت البصرية (كمعامل الامتصاص ومعمل الخمود). نتائج قياسات هول تباينت ما بين الزيادة والنقصان لمعلمات هول كتركيز حاملات الشحنة ومعامل هول والتحركية بعد عملية التلدين. ان خصائص سعه - جهد بينت ان المفرق الهجين من (النوع الفجائي) وان أعلى قيمة لجهد البناء الداخلي كانت للخلية الشمسية SnS/Si بمقدار(0.21) فولت. تم قياس خصائص تيار- جهد (I-V) للخلايا الشمسية عند الاضاءة عند الشدة mW/cm2) 100) حيث بينت النتائج ان مقدار كفاءة الخلية الشمسية Cu2O/n-Si هو%(3.37 ) اما الخلية الشمسية SnS/n-Si وCu2O/SnS/n-Si لها كفاءة بمقدار %(6.27) و%(4.62) على التوالي. اما اعلى قيمة لكفاءة الخلية الشمسية كانت لنموذج Cu2O:SnS/n- Si بمقدار % (7.44) وقيمة تيار الدائرة القصيرة كان (24) ملي امبير و وكانت فولتية الدائرة المفتوحة(500) ملي فولت ومقدارعامل الملئ .0.99