Share
تصنيع ودراسة الخصائص البصرية والكهربائية لاغشية CdSe/Si كخلايا شمسية باستخدام تقنية البلازما == Fabrication and Study Optical and Electrical Properties of CdSe/Si Films As a Solar Cells Using Plasma Technique
Author name:
ولاء مراد علي رضا
Supervisor name:
حامد حافظ مربط | كاظم عبد الواحد عادم
General topic:
Physics
Specific topic:
Plasma Physics
Degree:
Master
University:
University of Baghdad - College Of Science For Girls - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1787 - p.pdf
Abstract:
تم في هذه الدراسة تصنيع الخلية الشمسية (CdSe/Si) بتقنية الترذيذ ذي التيار المستمر وذلك بترسيب اغشية رقيقة من سيلنيوم الكادميوم على رقائق من السليكون بسمك مختلف nm(300,400,500) وبزمن ترذيذ مختلف(30,45,60) min ومسافة بين الاقطاب 4cm تحت ضغط فراغي 10 - 5 ملي بار ثم لدنت الاغشية بدرجات حرارة مختلفة K (348,373,423). تم ايضا دراسة تاثير ضغط الاركون اعلى خصائص البلازما والتي تتضمن : درجة حرارة الالكترونTe, كثافة الالكترونات ne وكثافة الايونات ni حيث جرى قياسها تحت ضغوط مختلفة من غازالاركون.لقد وجد ان درجة حرارة الالكترون تقل بزيادة ضغط غاز الاركون وان كثافة الالكترونات تزداد بزيادة ضغط الغازوان سلوك كثافة الايونات مشابه لسلوك كثافة الالكترونات ولكن بقيمة اعلى. ثم تم دراسة الخواص التركيبية للاغشية المحضرة على ارضيات زجاجية بواسطة حيود الاشعة السينية ,(XRD)وقداظهرت نتائج XRD ان الغشاء بسمك nm300 قبل التلدين كانت عشوائية ويزداد التبلور لجميع الاغشية عند زيادة التلدين ليصبح متعدد التبلور . درست الخصائص البصرية لاغشية سيلنيوم الكادميوم المحضرة على ارضيات زجاجية بسمك مختلف قبل وبعد التلدين من خلال قياس طيفي النفاذية والامتصاصية كدالة للطول الموجي وكانت نتائج النفاذية عالية جدا مما جعلها ملائمة لتطبيقات الخلايا الشمسية حيث تبين ان النفاذية تزداد بزيادة درجات حرارة التلدين وتقل بزيادة السمك , وان الامتصاصية تقل بزيادة درجات حرارة التلدين وتزداد بزيادة السمك عند الاطوال الموجية القصيرة. ولوحظ ان معامل الامتصاص البصري لاغشية سليلنيوم الكادميوم يقل تدريجيا بزيادة الطول الموجي ودرجات الحرارة والسمك وان قيم معامل الامتصاص التي تم الحصول عليها هي اعلى من (cm - 1 104) مما يؤكد ان الانتقال هومن النوع المباشر . كما تم حساب فجوة الطاقة البصرية لسمك مختلف وتبين ان فجوة الطاقة تزداد بزيادة درجة الحرارة وتقل بزيادة السمك وكذلك حسبت الثوابت البصرية المتضمنة معامل الانكسار ومعامل الخمود وثابت العزل بجزئيه الحقيقي والخيالي كدالة للطول الموجي . وكذلك تم دراسة الخصائص الفوتوفولتائية المتضمنة قياس (سعة - جهد) للمدى Volt (0 - 1) عند تردد ثابت مقداره kHz (200) وتم من خلال هذه القياسات معرفة نوع المفرق الهجيني للخلية الشمسية (CdSe/Si) وتبين انه من النوع الحاد . وتم حساب جهد البناء الداخلي وقد لوحظ ان جهد البناء الداخلي يزداد بزيادة درجة حرارة التلدين والسمك وتم كذلك حساب عرض منطقة النضوب ووجد انها تقل بزيادة درجات حرارة التلدين وتزداد بزيادة السمك وكذلك لاحظنا ان السعة تقل بزيادة فولتية الانحياز العكسي , وايضا تقل بزيادة السمك لكن السعة تزداد بزيادة درجة حرارة التلدين . وعند قياس تيار - فولتية تحت ظروف الاضاءة للخلية الشمسية وجدنا ان كفاءة الخلية الشمسية(η) تزداد قيمهما بزيادة السمك وبزيادة درجة حرارة التلدين من 2.2 الى3.1ومن 2.2الى6.5 على التوالي وقد فسر سبب ذلك بوجود تغير في تركيب الاغشية وكذلك تحسن طبقة التداخل بين n - CdSe وp - Si.وحسبت كفاءة الخلية الشمسية وكانت افضل كفاءة (6.5%) عند سمك nm (500) ودرجة حرارة تلدين K (423) وشدة اضاءة mW/cm2 (69). | In this study , a solar cell (CdSe/Si) by DC Planar Sputtering Technique has been manufactured . CdSe films have been deposited on wafer of silicon prepared with different thicknesses (300,400 and 500) nm at different sputtering time equal to(30,45 and 60) min and distance is equal to 4cm under vacuum of 10 - 5 mbar and different annealing temperature (348,373 and 423) K .The effect of Argon gas pressures on plasma characterizations were studied such as : electron temperature Te, electrons density ne, ions density ni under different Argon gas pressures. It has been found that the electron temperature decreases with increasing Argon gas pressure. The electron density was found to increase with increasing argon gas pressure .The behavior of ions density was similar to that of the electrons, but their value was higher. The structural characteristic of the CdSe films prepared on glass substrates has been studied by using X - ray diffraction. The tests showed that all these films are polycrystalline, and their the structures, transformed to crystalline when the annealing temperature Ta increased . Optical properties of cadmium selenide films with different thicknesses are prepared on glass substrate are studied before and after annealing by measuring their spectral transmittance and absorbance as a function of wavelength. The results of the transmittance is very high, making it suitable for applications of solar cells. It was found that the transmittance increases with increasing of annealing temperature and decreases with increasing of thickness. It was found also that the absorbance decrease with increasing of annealing temperature and increases with increasing thickness at short wavelengths. It was noticed that the absorption coefficient of cadmium selenide gradually decrease with increasing of wavelength and annealing temperature, but decreases with increasing thickness. The value of absorption coefficient is greater than 104 cm - 1 , which refers to direct transition kind . Optical energy gaps of CdSe films were calculated for different thicknesses respectively. The energy gap increases with increasing temperature and decreases with increasing of thickness .The optical constants, refractive index , extinction coefficient and dielectric constant ( real and imaginary parts) as a function of wavelength were calculated as well .It was also studied the electrical and photovoltaic characteristics of these films including the measurement of the (capacity - voltage) at bias voltage (0 - 1) volt at constant frequency of (200) kHz. We observed that the type of heterojunction solar cell (CdSe/Si) was abrupt. Also we calculated the built - in potential and noticed that its values increase with increasing of annealing temperature and thickness. We also calculated the width of the depletion region and we found its values decrease with increasing of annealing temperature and increases with increasing thickness . It also noticed that the capacity decrease with increasing reverse bias voltage, and thickness but increases with increasing of annealing temperatures. The current - voltage characterization under illumination it was found that the efficiency (η) increase with increasing of the thickness and annealing temperatures from 2.2 to 3.1 and from 2.2 to 6.5 respectively , while increase with increasing of annealing temperatures due to the existence of change in the structure of films and the improve in the interface layer between n - CdSe and p - Si. The efficiency of the cell was calculated and its best value was (6.5%) at thickness (500) nm, annealing temperature (423)K and intensity of illumination (69 mW/cm2) .
