تحضير وتوصيف Cu2ZnSnS4 بطريقة كيميائية لتطبيق الخلايا الشمسية

الباحث

نبأ حسين علاوي

المشرف

سلمى محمد حسين الجواد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / الفيزياء التطبيقية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Cu2ZnSnS4; Thin Films; Chemical Method; Solar Cells

لا نتاج مواد كهروضوئية مستدامة في سوق شديدة التنافسية في مجال الطاقة المتجددة يجب مراعاة العديد من العوامل منها قلة تكلفة أنتاج هذه cal gall توافرها في القشرة الأرضية وعدم سميتها لذلك يمكن اعتبار مركب .00272525 أحد المركبات المهمة dad pall لاستخدامها كمواد كهروضوئية. اذ يعد +010127259254© خيارًا جذابًا لتطبيقات الطاقة الكهروضوئية (257)، لأنه بالإضافة إلى مادته، فإن جميع العناصر المكونة له متوفرة بكثرة في القشرة الأرضية أضافة الى كونه غير سام . وهذا يتركنا أمام مهمة تصنيع هذا المركب من أجل زيادة جودة وأداء الأجهزة الكهروضوئية المصنوعة من أغشية 0027554 الرقيقة. في هذه الدراسة تم تحضير elie +01012725154 وطبقة أوكسيد المولبيديوم الفعالة بطريقة سهلة من خطوة واحدة باستخدام العامل المعقد ثنائي أمين الإيثيلين رباعي حمض الأسيتيك (EDTA) تم دراسة تأثير كل من تغير تراكيز الزنك والنحاس ودرجة الحموضة ودرجة حرارة التفاعل على الخواص التركيبية والضوئية والكهربائية للغشاء. أظهر كل من فحص الأشعة السينية ورامان التركيبيين نمو مركب CurZnSnS4 النقي متعدد البلورات باتجاه نمو (112) كما أظهرت صور مجهر انبعاث المجال الإلكتروني تغير طبوغرافية السطح بتغير ظروف العمل. كما كان سمك أغشية +01012225254 بين 1-2 مايكرومتر. ايضا أظهرت نتائج امتصاصية الطيف. طيف امتصاص عالي وواسع في المنطقة الفوق البنفسجية والمرئية وتحت الحمراء. وأظهرت نتائج الانبعاثات الطيفية وجود قمة واحدة عند طاقة قريبة جدا من فجوة الطاقة لمركب CurZnSnS4 المثالي. كما أشارت الفحوصات الكهربائية الى أن مركب CurZnSnS4 هو شبه موصل نوع 5. نتائج هذه الدراسة أشارت الى أنه افضل ظروف لتحضير ald ذو جودة عالية من 6112705154 هي درجة حرارة تحضير09) 200 لمدة 24 dels عند درجة حامضية تساوي 9 و نسبة تركيب Copper/(Zinc+Tin)=0.79),(Zinc/Tin=1.2) أخيرا تم تصنيع الخلايا الشمسية ذات المفرق الهجين بتركيب 710/110010:/6027715/7110.350010.655/70//1 وتم قياس كل من فولتية الدائرة المفتوحة و كثافة تيار دائرة القصر و كانت تساوي 770.415 mA/cm?s 14.3 على التوالي لأفضل خلية. وأظهرت الخلية الشمسية معامل ملئ وكفاءة مقدارهما 37.4 5 %2.21 على التوالي. الأستجابية الطيفية لخلايا CZTS الشمسية تبين ثلاث مناطق للاستجابية اعلى قيمة لها عند 680 نانو متر. ،( PAP APA 1 مذ

To develop sustainable photovoltaic materials in a competitive power- generation market, a number of parameters, including cost, resource availability, and environmental constraints, must be taken into consideration in both material selection and processing. Cu2ZnSnS4 (CZTS) is an attractive option for Photovoltaic (PV) applications because, in addition to its material properties, which make it a suitable choice for PV applications, all of its constituent elements are abundant in the crust. This leaves us with the task of synthesizing such a compound in order to increase the quality and performance of devices made from CZTS thin films. A facile one-step hydrothermal method was utilized to prepare Cu2ZnSnS4 film using ethylenediaminetetracetic acid (EDTA) as a complex agent. The efficient Molybdenum oxide layer was also grown by the same step as preparing the Cu2ZnSnS4 film. In this study, the effects of zinc concentrations, copper concentrations, different pH values, and different preparation temperatures on the structural, optical, and electrical properties were studied. Also, Raman analysis and X-ray diffraction supported the creation of polycrystalline kesterite phase Cu2ZnSnS4 films with preferred orientation along (112) plane and showed that structure property alters with work conditions. The thicknesses of Cu2ZnSn4 film were about (1-2) μm. Interestingly, Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) revealed that surface morphology changes as work conditions change. UV-visible analysis showed high and broad absorbance spectra with high absorption coefficient values of more than 104 cm-1 in visible and infrared regions for all samples. The photoluminescence analysis demonstrated a single emission peak located at positions which is quite near to the band gap of ideal kesterite Cu2ZnSnS4 for all samples. Finally, Hall measurement showed that all samples were p-type semiconductors. Also presented that the optimum conditions for synthesizing high-quality CZTS film were (Copper/(Zinc+Tin)=0.79), (Zinc/Tin=1.2), (pH=9), and T=200 0C for 24h. Finally, the best heterojunction solar cell was made with Mo foil /MoO3/CZTS/ Zn0.35Cd0.65S/ZnO/Al configuration. A photovoltaic conversion efficiency of (2.21%) was attained under 100 mW/cm2 with an open-circuit voltage of (0.415) V, short-circuit current density of (14.3) mA/cm2 and a fill factor of (37.4%). The spectral response of CZTS- the based cell showed three response regions and the maximum was at 680 nm.

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