تصنيع نادر لخلية شمسية من TiO2 المشوبة بأوكسيد المغنيسيوم والمرسبة على أرضية من السليكون بطريقة الترسيب بالليزر النبضي

 

في هذا العمل تم استعمال ليزر نيودميوم-ياك النبضي ذو الطول الموجي 1064 نانومتر ويعمل بتقنية عامل النوعية ذو معدل تكرارية 6 هرتز وطاقة الليزر المؤثرة 700 ملي جول/سم2 لترسيب أغشية ثنائي اوكسيد التيتانيوم النقية والمشوبة بأوكسيد المغنيسيوم بتراكيز أشابة مختلفة: (0.03, 0.05, 0.07, 0.1)% على قواعد من الزجاج والسليكون.

أخذ بنظر الاعتبار عدة عوامل لإنماء الأغشية لتحديد الحالة المثلى مثل درجة حرارة التلدين (373 و 423)   كلفن و ضغط الأوكسجين 10-3 ملي بار. وأثبتت نتائج الأشعة السينية للخصائص التركيبية لأغشية ثنائي اوكسيد التيتانيوم النقي والمشوب بأوكسيد المغنيسيوم أظهرت النتائج إن تراكيب الأغشية وخصائصها تعتمد بشدة على درجة حرارة التلدين وتركيز الشوائب اذ يتحول تركيب الأغشية من عشوائي إلى متعدد التبلور. تم فحص تركيب مسحوق وأغشية TiO2:MgO   بواسطة تقنية حيود الأشعة السينية  وقد أظهرت دراسة حيود الأشعة السينية بأن أغشية كانت متعددة التبلور وذات تركيب سداسي وباتجاه مفضل(101). تم دراسة طبوغرافية السطح باستخدام مجهر القوى الذرية (AFM) إذا تبين إن مربع معدل الجذر يقل بزيادة التشويب.

النفاذية قلت بزيادة التلدين والتشويب، اما الامتصاصية فانها تزداد بزيادة التلدين والتشويب. أظهرت القياسات البصرية بأن أغشية الـ TiO2:MgO تمتلك فجوة طاقة مباشرة وانها تقل بزيادة درجة حرارة التلدين والتشويب درست الخصائص الكهربائية للأغشية بتراكيز مختلفة و درجات تلدين مختلفة، وقد بينت قياسات هول أن جميع الأغشية هي تمتلك توصيلية من النوع السالب، وتركيز الحاملات يزداد  بزيادة درجة حرارة التلدين والتشويب وكذلك لاحظنا نقصان قيم التحركية بزيادة درجة حرارة التلدين والتشويب. حضر المفرق الهجين TiO2:MgO/Si  بتراكيز مختلفة. أظهرت خواص تيار– فولتية للمفرق الهجين /Si TiO2:MgO بأن تيار الظلام الأمامي يتغير أسيا تقريباً مع فولتية الانحياز ويتفق المفرق المصنع مع نموذج أعادة الاتحاد – الأنفاق. لوحظ زيادة تيار الظلام بزيادة التشويب. ومن خلال قياسات تيار- فولتية تحت ظروف الإضاءة وجدنا أن التيار الضوئي يزداد مع زيادة التشويب. درست خواص تيار دائرة القطع (Isc) وفولتية الدائرة المفتوحة ( (Vocحيث وجدنا أن كليهما تزداد قيمتيهما مع زيادة التشويب. بينت خواص تيار– فولتية للمفرق الهجين/Si TiO2:MgO الحصول على خلية شمسية حيث عند تركيز تشويب مقداره 0.07% حصلنا على اعلى كفاءة وكانت قيمتها 7.538% وكان عامل المليء 0.495 عند قدرة 104 ملي واط/سم2.