ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة – ابن الهيثم أطروحة الدكتوراه الموسومة ( تصنيع و دراسة خصائص الاغشية الرقيقة كخلية شمسية من سبائك ,Ag2Se0.8S0.2 ) ( Ag2Se,Ag2Se0.8Te0.2 للطالبة ( هبة ممتاز علي ) التي انجزتها باشراف التدريسية في القسم ( أ.د. ايمان حميد خضير ) ونوقشت من قبل أعضاء لجنة المناقشة المبينة أسمائهم في ما يأتي :
أ.د. بشرى كاظم حسون – رئيسا
أ. م.د. علاء جبارغزاي – عضوا
أ.م.د. علي حسين عبد الرزاق – عضوا
أ.م.د. شيماء قاسم عبد الحسن – عضوا
أ.م.د. سهام حسن سلمان – عضوا
أ.د. ايمان حميد خضير – عضوا
يهدف البحث الى تحضير سبائك (Ag2Se0.8S0.2,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se) و ذلك بااضافة نسبة معنية مقداره (20%) من ((Te,S الى سبيكة (Ag2Se) ودراسة مدى تاثير هذه الاضافة على الخصائص التركيبية ثم القيام بترسيب الأغشية الرقيقة (Ag2Se0.8S0.2,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se ) بطريقة التبخير الحراري الفراغي وبسمك ((350nm ودرجات حرارة تلدين مختلفة K(348,398,448) على قواعد زجاجية وسيليكونية و دراسة مدى تاثير التلدين على الخصائص التركيبية و البصرية والكهربائية وعلى معلمات الخلايا لاغشية المحضرة والملدنة كما تم ترسيب أغشية (Ag2Se0.8S0.2,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se )على قواعد من سيليكون نوع p-type)) لتصنيع الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ودراسة مدى تاثير الاضافة ودرجة حرارة التلدين في كفاءة الخلية الشمسية و معلماتها.
وتم في هذا البحث تحضير عينات من سبائك المركب,(Ag2Se,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se0.8S0.2)وذلك باضافة نسبة من Te)) ,(S ) مقدارها (20%) الى السبيكية الاصلية ( (Ag2Se بصهر عناصر السبيكة في أنبوب مفرغ من الكوارتز تحت ضغط (2×10-5torr).
يوضح تحليل حيود الأشعة السينية لمساحيق السبائك (Ag2Se,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se0.8S0.2) والاغشية المحضرة تبين أنها تمتلك تركيبا متعدد التبلور من النظام البلوري معيني (Orthorhombic) مع الاتجاه السائد (031)، ومن ثم تلدين هذه الاغشية بدرجات حرارة ,(348,398,448)K في فرن مفرغ من الهواء لمدة ساعتين. ،كما لوحظ زيادة في الحجم البلوري مع زيادة درجات حرارة التلدين(348,398,448)K وان النتائج كانت مطابقة للبطاقة . (00-024-1041)
تم ترسيب أغشية (Ag2Se, Ag2Se0.8Te0.2, Ag2Se0.8S0.2) بسمك 350±20)nm ) وبمعدل ترسيب 0.54, 0.57,0.54)nm/sec ) من السبائك المحضرة باعتماد طريقة التبخير الحراري في الفراغ عند 300)K) على قواعد من الزجاج من اجل دراسة الخصائص التركيبية والكهربائية والبصرية المرسبة و قواعد من السليكون لتصنيع الخلايا الشمسية .
تم اعتماد فحص (Atomic Force Microscope) لدراسة مورفولوجية السطح و خشونة السطح، وقد بينت النتائج انه كلما ازدادت درجات حرارة التلدين أدّى الى زيادة تجانس السطح نتيجة زيادة الحجم الحبيبي للاغشية الملدنة ،وبذلك تؤدي هذه الزيادة الى نقصان في الحدود الحبيبية. تم ايجاد تركيز عناصر السبائك بوساطة مطياف تفريق الطاقة (.(EDS
لوحظ من قياسات الخواص البصرية للأغشية المحضرة والملدنة ((Ag2Se,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se0.8S0.2 ذات امتصاصية عالية للأطوال الموجية في المنطقة المرئية (400-700)nm ، وان قيم فجوة الطاقة تتناقص مع درجة حرارة التلدين ،والتي كانت لاغشية (Ag2Se) (2.15,1.85,1.75,1.7)ev على التوالي وكانت لاغشية ( (Ag2Se0.8Te0.2 كالاتي (2.05,1.7,1.65,1.6) eV على التوالي ،و لاغشية ((Ag2Se0.8S0.2 فكانت قيمها (2.25,2.15,2.13,2.10) eV على التوالي .
كذلك اظهرت قيـاسات الخصائص الكـهربائية أن الأغشية كافة (Ag2Se,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se0.8S0.2) تمتلك آليتين للانتقال الالكتروني، أي طاقـتي تنشيط هما ، طاقة التنشيط الأولى ((Ea1 ضمن المدى الحراريK ((303-353)) ، وطاقة التنشيط الثانية (Ea2) للمدى الحراري K((363-423)) ، وبينت نتائج تأثير هول أن الأغشية كافة كانت من النوع (N-type)، وان معامل هول يزداد وكذلك تنتاقص حاملات الشحنة بزيادة درجات حرارة التلدين عند إضافة Te ,S.
في هذه الدراسة تم تصنيع المفارق الهجينة المكونة من (n-Ag2Se/p-Si) Ag2Se0.8Te0.2/p-Si)& (n-Ag2Se0.8S0.2/p-Si) n-) للاغشية المحضرة والملدنة عن طريق طريق ترسيب الاغشية بوساطة تقنية (التبخير الحراري في الفراغ) بسمك ثابتة على قواعد من ((Si ذات اتجاهية احادية التبلور (111) من النوع (p) .
أظهرت خصائص (I-V) في حالة الإضاءة ان الخلية الشمسية ( (Ag2Se0.8Te0.2عند درجة تلدين (( Ta=448K كانت ذات اعلى قيم للكفاءة من بين الاغشية المحضرة والملدنة ، إذ تبلغ الكفاءة التحويلية قيمتها (η=2.125%) وكذلك قياسات (تيار- جهد) ((I-V في حالة الظلام لاغشية ((Ag2Se0.8Te0.2كانت لها افضل عامل المثالية اذ بلغت قيمتها 1.052)) لأفضل خلية شمسية.
اظهرت نتائج قياسات ((C-V أن المفارق الهجينة المصنعة كانت من النوع (Abrupt Heterojunction)) ، لقد وجد ان سعة الفوليتة تتناقص بزيادة كل من فوليتة الانحياز العكسي وهناك زيادة في قيمة جهد البناء الداخلي وزيادة عرض منطقة الاستنزاف بزيادة درجة حرارة التلدين .
وفي ختام الاطروحة اوصت الطالبة بالمشاريع المستقبلية الاتية :
1.تحضير المفارق الهجينية (Ag2Se0.8S0.2,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se) لدراسة تأثير زمن التلدين على خصائصها.
- 2. تصنيع الخلايا الشمسية ودراسة خصائصها بزيادة التراكيز المضافة ومقارنه اي ايهم افضل الخلايا .
- 3. تحضير الخلايا الشمسية (8S0.2, Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se) باستخدام تقنية التبخير الوميضي او التبخير بالليزر ودراسة تأثير درجة حرارة القاعدة على كفاءة الخلايا الشمسية.
- 4. تصنيع خلايا الشمسية (8S0.2,Ag2Se0.8Te0.2,Ag2Se) بسمك مختلفة nm(500,700,900).
