| المستخلص: |
أصبحت أزمة إمدادات الطاقة النظيفة قضية عالمية في السنوات الأخيرة ولذلك، من الأهمية بمكان وضع حلول لهذه المشاكل ومن هذه الحلول الطاقة الشمسية وهي طاقة متجددة واعدة، ولديها إمكانات كبيرة لأن سطح الأرض يتلقى ما يكفي من الطاقة لتوفير الطلب العالمي لمدة عام كامل. أحد أوجه النقص الرئيسية في أجهزة الخلايا الشمسية هو انخفاض كفاءتها الكمية. تم اقتراح استخدام البلورات النانوية للخلايا الشمسية نظرا لخصائصها الفائقة لرفع الكفاءة عالية. هذا العمل كرس لدراسة الكفاءة الكمية للخلايا الشمسية النقطية CdSe/ZnO و CdSe/ZnOمن الزمرة (II-VI) و TiO2/MgZnO QD من الزمرة (IV-VI). هذه التراكيب تغطي مدى طيف الانبعاث 1.84-3.2eV. في الفصل الثاني؛ تم افترض شكل النقطة الكمية بشكل قرص كمي، لهذه التراكيب تم حساب مستويات الطاقة لارتفاعات (h) وأقطار (p) مختلفة للقرص الكمي. أحجام القرص التي درست هي؛ p=12,13,14nm h=2nm, كذلك p=13nm h=1.3nm, من ثم افتراض أن الطبقات الكمية التي طعمت هي CdSe/ZnO و CdSe/ZnOبشوائب n- وp- بينما TiO2 QD تم تطعيمها بنوع n-type وطبقة الحاجز MgZnO هي p-type. تم حساب أطياف امتصاصها في نفس الفصل. أساسا، وجدنا لمعظم التراكيب المدروسة هناك اثنتين من قمم الامتصاص. عندما يكون ارتفاع النقطة الكمية صغيرا فإن قمة الامتصاص تقل بمقدار معتد به وكذلك عرض الطيف. بالنسبة للتركيب CdS/ZnO QD، يغطي الطيف المدى من 210-256nm. وبالنسبة للتركيب CdSe/ZnO QD، فإنه يغطي المدى 275-355nm وبالنسبة للتركيب TiO2/MgZnO QD فإنه يغطي المدى 120-370nm. في الفصل الثالث، تم استخدام أطياف الامتصاص التي حصلنا عليها في الفصل الثاني لحساب الكفاءة الكمية للتراكيب المذكورة أعلاه. فيما يتعلق بالتراكيب CdS/ZnO QD وCdSe/ZnO QD حيث أن طبقات النقاط الكمية هي التي تم تشويبها بشوائب n- وp-، نلاحظ أن زيادة قطر القرص الكمي يؤدي إلى زيادة القمم حيث يمكن أن نحصل على قمتين أو ثلاثة قمم. يمكن أن تزيد الكفاءة الكمية مع خفض نصف القطر. يؤدي تقليل ارتفاع القرص إلى زيادة الكفاءة الكمية. مدى طيف الكفاءة الكمية يصغر مع انخفاض ارتفاع القرص. قصر طول انتشار الفجوات والإلكترونات يزيد الكفاءة الكمية للتراكيب CdS/ZnO QD وCdSe/ZnO QD. بينما يتوسع لطول الانتشار (≥ 0.05μm) هنا الكفاءة الكمية أصبحت تعتمد على عمق الوصلة. للتركيب CdSe/ZnO QD، زيادة ارتفاع القرص يخفض عدد القمم مع عرض حزمة طيف الكفاءة. بالنسبة للتركيب TiO2/MgZnO QD، تظهر مساهمة منطقة الحاجز-p على شكل اتساع نطاق طيف الكفاءة 120-370nm ويظهر أن لديها قمة كفاءة كمية واسعة على طول الطيف الكمي التي لم يتم الحصول عليها مع أي تركيب أخر للخلايا الشمسية. قيمة الكفاءة الكمية هنا 0.35 أقل من تلك الموجودة في التراكيب CdS/ZnO QD وCdSe/ZnO QD بسبب انخفاض امتصاص منطقة الحاجز. بالنسبة لتركيب TiO2/MgZnO QD، يكون طول انتشار الإلكترون والفجوة فعالا في هذه المادة ويعطي تمييزا واضحا بين منحنيات الكفاءة الكمية.
|
