دراسة تحسين مردود خلية شمسية صباغية باستخدام مكونات نانوية البنية

Abstract

.حضرت في هذا العمل خمس مواد أساسية لاستخدامها في تصنيع خلايا شمسية صباعية، وهي حبيبات وقضبان ثانوية من أكسيد الزنك وأكسيد الغرافين (CO) وأكسيد الغرافين المرجع (100) وبوليمير البولي أنيلين (PANI) وغشاء مركب من البولي أنيلين وأكسيد الغرافين المرجع (PANGO). في البداية خضر الإلكترود الضوئي الفعال للخلية الشمسية الصباعية من قضبان ثانوية البنية من أكسيد الزنك (200) النقي المتوضعة على شرائح شفافة ناقلة كهربائيا من أكسيد القصدير والإنديوم (rro) وفق مرحلتين المرحلة الأولى ارتكزت على تحضير حبيبات ثانوية كبذرة للقضبان الثانوية بطريقة Sol Gel واستخدام التغطية بالغمس، في حين جرى في المرحلة الثانية تشكيل القضبان الثانوية بطريقة التوضع بالحمام الكيميائي (Chemical Bath Deposition: CBD) استخدم محلول خلات الزنك المائية (CHC00240) كمصدر الأيونات الزنك ومحلول نترات الزنك المائية (ZNO) كمادة بادئة للقضبان الثانوية درس تأثير تغيير تركيز خلات الزنك المائية (0.2.0.1 على تشكل الحبيبات الثانوية والقضبان الثانوية وصفت مورفولوجيا الأغشية المحضرة باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، بينما درست الخصائص الضوئية باستخدام مقياس الطيف الضوئي (UV-Vis) ضمن مجال الأطوال الموجية 800-350 mm بينت الدراسة البنيوية للأغشية المحضرة بالمرحلة الأولى تشكل حبيبات ثانوية كروية الشكل بقطر وسطي 20mm عند التركيز الأقل الخلات الزنك (1)، في حين كان طول القضبان الثانوية المتشكلة في المرحلة الثانية بحدود 450am عند التركيز ذاته لخلات الزنك ودرس تأثير درجة حرارة الإنماء في الحمام الماني (60.80,100) على الخصائص البنيوية والضوئية للقضبان الثانوية التي قدر طولها بنحو 80mm عند درجة الحرارة الأعلى (1000) ويفجوة طاقية 324 وينفوذية ضوئية بلغت نحو %99، مما جعلها مناسبة للاستخدام كإلكترود ضوئي شفاف مانع للانعكاس..كما خطر صباغ الخلية النسبية الصباعية من التوت الشامي بتغير نوع المحل، حيث استخدم الإيثانول بمفرده كتمل في المرحلة الأولى ومن ثم الإيثانول وحمض كلور الماء، وأخيراً دون وجود أي نوع من المحلات اظهرت الناتج أن استخدام الإيثانول مع حمض كلور الماء أعلى أعلى قيمة للامتصاصية الضوئية، حددت قيمة الغيرة الطاقية للصباغ 1700 باستخدام جهاز قياس الفولط السير الدوري (CV) وضبت قيمة كل من أعلى مدار جزيئي مشغول (107) وأنتي متر جزيئي غير مشغول (LUMO) حيث كانت القيم 1537 على الترتيب، وتبين أن السويات الطاقية للصباغ لتوافق مع المبدأ الأساسي لعمل الخلايا الشمسية الصباعية حيث أن سوية LUMD الصباغ أعلى من سوية النقل النصف الناقل المعتمد. الخمر أكسيد الغرقين (00) بطريقة همر (hammer) المحالة، حيث بينت الدراسة البنيوية باستخدام (AFM) والمجهر الإلكتروني الماسح ذو الانبعاث المقلي (SEM) تشكل شرائح ثانوية مكلسة بأبعاد 13liam، كما خضر أكسيد العراقين المرجع بإرجاع السيد العرافين بالهيدرازين حيث وصلت أبعاد الشرائح إلى 10 بعدد 3 طبقات والتي تم توصيفها باستخدام (AIM) و (SEM (11) وجهاز العراج الأشعة السينية (XRD)، وتبين من طيف EDX أن نسبة الكربون إلى الأكسجين كانت (100) و (220) في كل من 00 و 100 على الترتيب وهي متوافقة مع المكتبات المرجعية للمادلين والخضر بوليمير البولي ايلين بالبشرة الكيميائية، إضافة لتحضير عشاء تقوي مركب من البولي أنيلين (PANI) وأكسيد العراقين المرجع (100) على وكثر من 110 عن طريق بثمرة الأليلين بوجود معلق أكسيد العرافين المرجع واستخدام مواد رافعة للزوجة وخافضة للتوتر السطحي كالفليرين وكربوكسي ميثيل السليلوز (CNC) درست الخصائص الكهركيميائية للأغنية المحضرة باستخدام جهاز قياس الفولط السير الدوري (۷))، حيث لوحة تشوه المنحني الناتج عند إضافة CMC مقارنة بمنحني البوليمير بمفرده، بينما ارتفعت قيم التيار قرابة خمس أضعاف عند إضافة الغليسرين عما كانت عليه في غشاء البوليمير بمفرده، وبدراسة مورفولوجيا الغشاء المركب تبين تشكل صفائح.ثانوية من أكسيد الغرافين المرجع محملة بالبوليمير شغالة Shoes مع تحسن في قيمة الناقلية الكهربائية للغشاء المركب بمقدار ثلاث أضعاف مقارنة مع الغشاء المشكل من البوليمير بمفرده، وانخفاض في قيمة المقاومة التسلسلية المكافئة (2) من 71.3 إلى 10670، وقيمة مقاومة انتقال الشحنة (2) من 14.800 إلى 1500 وتعزى ذلك النتيجة للاندماج الجيد من المادتين، لذلك جرى اعتماد الغشاء المركب في تصنيع الخلية الشمسية الصباعية المثالية. تم تجميع ثلاث خلايا الشمسية صباعية باعتماد مستخلص التوت الشامي باستخدام الإيثانول وحمض كلور الماء. الأولى باعتماد حبيبات أكسيد الزنك الثانوية كمادة الفعالة والإلكترون المضاد من الكربون، والثانية باستخدام القضيان الثانوية بدلاً من الحبيبات، أما الثالثة باعتماد قضبان أكسيد الزنك الثانوية والغشاء المركب من PANIOD تراوح مردود الخلايا بين 2700 101 100 على الترتيب، ومعامل ملء 0.33 للخلية الأخيرة الأعلى مردودا، وتعتبر لك النتيجة منافسة لما هو منشور في الأدبيات وخصوصا تلك التي تعتمد على الأصبغة الطبيعية.