نوقشت في كلية التربية للعلوم الصرفة جامعة بابل رسالة ماجستير في اختصاص الفيزياء للباحث مصعب خضر محمد والموسومة (تصنيع ودراسة تأثير التشويب بالألمنيوم على كفاءة الخلية الشمسية zno:Al/siالمحضرة بتقنية التبخير الحراري ) بأشراف الأستاذ المساعد الدكتور خالد حنين عباس .واوضح الباحث انه تم في هذا العمل تحضير اغشية رقيقة من اوكسيد الزنك (ZnO) النقي والمشوب بالألمنيوم بتراكيز وزنية مختلفة(002 ،0, 004 ،0 و006 ،0 ?) بتقنية التبخير الحراري تحت ضغط مقداره x10-71ملي بار وبمعدل ترسيب 0,5 نانومتر بالثانية مرسبة على قواعد من الزجاج والسيلكون وبسماك مختلفة 50 و125 نانومتر عند درجة حرارة تلدين 573 كلفن.وأظهرت نتائج حيود الاشعة السينية (XRD )بأن جميع الأغشية المحضرة كانت بلورية وذات تركيب سداسي وبأتجاه مفضل (002) على طول محور c. الشدة للقمة (002) تقل بزيادة تركيز الالمنيوم عند السمك (50 و125 نانومتر) وزيادة السمك يؤدي الى زيادة في درجة البلورية وان الحيود القمة (002) للأغشية المشوبة تزاح نحو الزوايا العليا. الحجم البلوري يزداد بزيادة تركيز الالمنيوم والسمك. تم دراسة طبوغرافية السطح باستخدام مجهر القوى الذرية (AFM). حيث اثبتت القياسات بان الاغشية المنمات بهذه الطريقة لها سطح متجانس. معدل الخشونة, قيم مربع معدل الجذر (RMS), ومعدل القطر الحبيبي تزداد بزيادة تركيز الالمنيوم والسمك.

وقيست الخصائص البصرية بواسطة مطياف الأشعة فوق البنفسجية - المرئية (Shimadzu UV- 1650 P) في مدى الطول الموجي (200-1100) نانومتر والتي اظهرت نتائجها بأن النفاذية تزداد بزيادة تركيز الألمنيوم عند سمك 50 و125 نانومتر وتصل الى 92~? عند الغشاء ZnO:0.006%Al لسمك 50 نانومتر في مدى طول موجي 300-700 نانومتر وتقل بزيادة السمك لجميع الأغشية المحضرة, بينما الامتصاصيه تقل بزيادة التشويب الالمنبوم وتزداد بزيادة السمك لجميع اغشية ZnO:Al,وبينت القياسات البصرية بأن أغشية (ZnO) النقية والمشوبة بالالمنيوم تمتلك فجوة طاقة مباشرة والتي تزداد من 3,55 الى 84 ,3الكترون فولت عند سمك 50 نانومتر ومن 50 , 3الى 80, 3 الكترون فولت عند سمك 125 نانومتر بزيادة تركيز الألمنيوم, بينما فجوة الطاقة تقل من 3,55 الى 3,50 الكترون فولت ل ZnO)) النقي بزيادة السمك. وكذلك تم حساب الثوابت البصرية مثل معامل الامتصاص ومعامل الأنكسار ومعامل الخمود وثابت العزل الحقيقي والخيالي . تم قياس الخصائص الكهربائية للأغشية ووجد ان جميع الاغشية المحضرة تمتلك توصيلية من نوع سالب (n-type) ووجد تركيز الحاملات n)) والتوصيلية الكهربائية (?) تزداد بزيادة تركيز الالمنيوم والسمك.بينما لاحظنا نقصان في التحركية بزيادة تركيز الالمنيوم والسمك. تم تحضير المفرق الهجينZnO:Al/Si بتراكيز مختلفة من الالمنيوم والسمك. أظهرت خصائص (التيار- الجهد) للخلية الشمسية بأن تشويب الالمنيوم يزيد من كفاءة الخلية الشمسية بواسطة عرقلة اتحاد الالكترون مع الفجوة وزيادة اداء النبيطة بسبب زيادة العالية في تيار دائرة القطع (Isc) وفولتية الدائرة المفتوحة (Voc) ووجد اعظم كفاءة عند سمك 50 نانومتر وبنسب تشويب 0,006? كانت 2,72? مع فولتية دائرة المفتوحة 2,5 فولت, تيار دائرة القصيرة 2,328 ملي امبير.سم-2, وعامل ملئ 0,467 وكذلك اعظم كفاءة عند سمك 125 نانومتر وبنسب تشويب 0,006? كانت 3,64? مع فولتية دائرة المفتوحة 2,8 فولت, تيار دائرة القصيرة 3,5 ملي امبير.سم-2, وعامل ملئ 0,371 عند قدرة 100 ملي واط/سم2.

بقلم/مرتضى علي