17594

17594

بررسي عوامل فرايندي بر ريزساختار و خواص فيزيكي تركيبات نانو ساختار ZnS/ZnOلايه نشاني شده با هدف كاربرد در سلول‌هاي خورشيدي

كارشناسي ارشد

سراميك

اسفندماه 1395

دكتر سيدمحمد ميركاظمي - دكتر جعفر جوادپور

دكتر محمدرضا جهان نما

مواد و متالورژي

چكيده هدف از انجام اين تحقيق، بررسي عوامل فرايندي بر ريزساختار و خواص فيزيكي تركيبات نانو ساختار ZnS/ZnO است. دو لايه مذكور كاربردهاي فراواني در نسل هاي جديد سلول هاي خورشيدي را به خود اختصاص داده اند. اين تحقيق در سه مرحله انجام گرفت، اين مراحل شامل سنتز نانو ذرات ZnO و ZnS، تهيه كلوئيد پايدار از نانو ذرات سنتز شده، لايه نشاني كلوئيد با استفاده از روش الكترواستاتيك افشانه اي است. سنتز نانو ذرات با روش شيميايي ساده و تك‌مرحله‌اي ترموليز انجام شد در اين مرحله اثر پارامترهاي مختلفي مانند نوع حلال، پيش ماده‌هاي مختلف، دماي حل شدن و تشكيل كمپلكس، مقدار عامل فعال ساز سطحي مورد استفاده، دماي تجزيه كمپلكس و زمان نگهداري در اين دما بررسي شد. اثر اين پارامترها بر ساختار بلوري، اندازه و توزيع اندازه ذرات و محدوده جذب طيف نور و امواج الكترومغناطيسي به ترتيب با آناليزهاي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، آناليز پراكنش ديناميك نور (DLS) و طيف‌سنجي جذبي فرابنفش و مرئي (UV-vis) در اين تحقيق بررسي شد. همچنين براي بررسي مكانيسم تشكيل كمپلكس تركيب هاي واسطه، از آناليز طيف سنج تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR) به منظور تشخيص پيوندهاي تشكيل شده بين مواد آلي و غير آلي استفاده شده است، ساختار بلوري حاصل از اين سنتز براي ZnS و ZnO به ترتيب مكعبي(اسفالريت) و ورتزيت است. بررسي هاي انجام شده نشان داد دماي مناسب سنتز نانو ذراتي با 150 است. در مرحله آخر كه لايه نشاني كلوئيدهاي ZnO و ZnS صورت گرفت، كلوئيدها توسط يك نازل با اعمال ولتاژ بالا در 3-1 در فاصله cm10-6 از زيرلايه روي آن اسپري شدند كه با توجه به غلظت و ضخامت مورد نظر، فرآيند لايه نشاني لايه هاي ZnS و ZnO به ترتيب به مدت 15 و 30 دقيقه به طول مي انجاميد، ضخامت و يكنواختي اين لايه هاي ايجاد شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. در غلظت wt%2 براي كلوئيد ZnS شرايط بهينه ولتاژ، فاصله و نرخ 1 حاصل شد. همچنين طبق نتايج طيف‌سنجي جذبي فرابنفش و مرئي براي لايه هاي نازك نشان مي دهد كه شكاف انرژي براي لايه هاي ZnS و ZnO پس از عمليات حرارتي به ترتيب eV 44/3 و eV 54/3 است. واژه‌هاي كليدي: نانو ذرات ZnO و ZnS، ترموليز، لايه نشاني الكترواستاتيك افشانه اي.

1396/04/18

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: The aim of this study is to investigate the Effect of process parameters on the microstructure and physical properties of deposited ZnS/ZnO (nanostructured) for solar cells application. These layers have wide application in new generation of solar cell. This reaserch has been done in three steps: synthesis of ZnO and ZnS nanoparticles, prepration of stable colloidal soloution of synthesized nanoparticles and deposition of stable colloidal soloution by using electrostatic spray deposition. Synthesis of nanoparticle has been carried out by thermolysis one-step simple method, in this step effect of various parameters including the type of solvent, different precursor, complex formation temperature, type and amount of surfactant, complex decomposition temperature and time were investigated. The effect of these parameters on crystal structure, size and size distribution and absorption in the visible or ultraviolet region has been characterized respectively by X-ray Diffraction, Scanning electron microscopy and UV-Vis analysis. The mechanism of intermediate combinations fourier transform (FTIR) has been analysed to identify linkages made between organic and inorganic materials. This study showed that the suitable temperature for the synthesis of stable colloidal ZnS and ZnO is respectively, 180 ˚C and 150 ˚C. In the final stage thin film deposition has been carried out /min and substrate-to-nuzzle distance 6-10 cm. Thickness and smoothness of these layer have been studied with the help of scanning electron microscopy. In ZnS colloidal (2wt%) optimal conditions for /min. according to the UV- Vis result the band gap of ZnO and ZnS layer after heat treatment, respectively, 3.44 and 3.54 eV. Keywords: ZnO and ZnS nanoparticle, thermolysis, electrostatic spray deposition.