حصل فريق بحثي في كلية التربية للعلوم الصرفة على براءة اختراع من الجهاز المركزي للتقييس والسيطرة النوعية عن (تصنيع نادر لخلية شمسية من ZnO المشوبة بالألمنيوم والمرسبة على أرضية من السليكون بطريقة التبخير الحراري).
تضمنت براءة الاختراع التي أعدها الأستاذ الدكتور خالد حنين عباس، ومصعب خضر محمد التدريسيان في قسم الفيزياء تحضير أغشية رقيقة من اوكسيد الزنك (ZnO) النقي والمشوب بالألمنيوم بتراكيز وزنية مختلفة (0.006,0.004,0.002% )بتقنية التبخير الحراري تحت ضغط مقداره 10-7 ملي بار وبمعدل ترسيب 0.5 نانو متر بالثانية مرسبة على الزجاج والسيلكون وبسمكين مختلفين (50 ,125 نانومتر )عند درجة حرارة تلدين 300C0 .
وأظهرت نتائج حيود الأشعة السينية بأن جميع الأغشية المحضرة كانت بلورية وذات تركيب سداسي وباتجاه مفضل (002)على طول محور c، والشدة للقمة (002) تقل بزيادة تركيز الألمنيوم عند السمك (50 , 125 نانومتر) وزيادة السمك يؤدي إلى زيادة في درجة البلورية، وأن الحجم الحبيبي يزداد بزيادة السمك وتركيز الألمنيوم، وتم دراسة طبوغرافية السطح باستخدام مجهر القوى الذرية (AFM) الذي اثبت أن الأغشية المنمات بهذه الطريقة لها تبلور جيد وسطح متجانس .
فيما أظهرت الخصائص البصرية أن النفاذية تزداد بزيادة تركيز الألمنيوم عند سمك 50 , 125 نانومتر وتقل بزيادة السمك لجميع الأغشية المحضرة، بينما الامتصاصية قلت بزيادة التشويب بالألمنيوم وتزداد بزيادة السمك لجميع أغشية ZnO:Al ، وبينت القياسات البصرية أن أغشية (ZnO)النقية والمشوبة بالألمنيوم تمتلك فجوة طاقة مباشرة تزداد من 3.55 إلى 3.84 الكترون فولت عند سمك 50 نانومتر ومن 3.50 إلى 3.80 إلكترون فولت عند سمك 125 نانومتر بزيادة تركيز الألمنيوم، بينما فجوة الطاقة تقل من 3.55 إلى 3.50 إلكترون فولت لأغشية ZnO النقية بزيادة السمك .
ووجد أن الخصائص الكهربائية للأغشية المحضرة تمتلك توصيلية من النوع السالب وتركيز الحاملات والتوصيلية الكهربائية تزداد بزيادة تركيز الألمنيوم والسمك, بينما لوحظ نقصان في التحركية بزيادة تركيز الألمنيوم والسمك، وأظهرت خصائص(التيار –الجهد) للخلية الشمسية بأن التشويب بالألمنيوم يزيد من كفاءة الخلية الشمسية بواسطة عرقلة اتحاد الإلكترون مع الفجوة .
مرتضى علي