عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر نوع لایه میانی بر روی مورفولوژی و خواص اپتوالکتریکی آرایه نانومیله های اکسید روی سنتز شده به روش حمام شیمیایی جهت استفاده در سلول های خورشیدی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1314;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77902;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1314;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77902
- تاریخ دفاع
- ۱۴ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- عرفان پورشعبان
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده
- چکیده
- هدف اصلی در این پایان نامه دستیابی به شرایط بهینه ی سنتز نانو ساختارهای اکسید روی به منظور استفاده در سلول های خورشیدی می باشد. از اکسید روی بعنوان ماده ای که تحرک الکترونی بالایی دارد و می توان آن را براحتی بصورت تک کریستال رشد داد، استفاده شده است. در بخش ابتدایی این پژوهش سنتز لایه های میانی توسط فرآیند لایه نشانی غوطه وری سل – ژل انجام گرفت و با تغییر در پارامترهای فرآیند سل – ژل، لایه میانی های متنوعی بدست آمدند. نتایج مربوط به بخش بررسی اثر لایه میانی نشان می دهند که خواص مورفولوژیکی و ساختاری این لایه ها به شدت بر روی خواص نانو ساختارهای رشد یافته بر روی آنها مؤثرند. با افزایش چگالی نانو ذرات تشکیل دهنده ی لایه ی میانی، چگالی نانو میله های اکسید روی افزایش می یابد. همچنین افزایش میزان ضریب RI در لایه ی میانی می تواند، خواص مورفولوژیکی نانو میله های اکسید روی را تحت تاثیر قرار دهد و می تواند باعث افزایش جهت گیری عمودی این نانو میله ها شود. نکته ی بسیار مهم اینجاست که خواص مورفولوژیکی نانو میله های اکسید روی نیز بر روی خواص ساختاری آنها مؤثرند و عواملی چون افزایش نسبت طول به قطر نانو میله ها، جهت گیری عمودی آنها و دانسیته آنها می تواند ضریب RI نانو میله های اکسید روی را افزایش دهد. در بخش دوم، پارامترهای مختلف حمام شیمیایی نیز مورد تحقیق واقع شدند و اثر این پارامترها روی خواص نانو ساختارهای اکسید روی بدست آمدند. در این بخش اثبات شد که شرایط تعادلی برای رشد نانو میله های اکسید روی در دمای C°60 می باشد و افزایش زمان سنتز نیز می تواند سنتز نانوساختارها را به شرایط تعادلی نزدیک تر کند. بخش انتهایی این پژوهش به سنتز نانو سیم های اکسید روی که سطح موثر بیشتری را نسبت به نانو میله های اکسید روی ایجاد می کنند و در نتیجه می توانند نانو ساختار بهتری برای استفاده در سلول های خورشیدی باشند، اختصاص یافته است. در این بخش دیده شد که برای افزایش نسبت طول به قطر نانو میله های اکسید روی و به بیان دیگر دستیابی به نانو سیم های اکسید روی، باید در فرآیند سنتز از ماده ی افزودنی پلی اتیلن ایمین (PEI) استفاده شود و همچنین باید نوع ماده ی اولیه تغییر کند و از نیترات روی شش آبه (ZNH) بجای ZAD استفاده شود و برای افزایش این نسبت می توان از روش حمام شیمیایی اصلاح شده گسسته استفاده کرد.
- Abstract
- The utilization of renewable energies such as solar energy is of great importance in the field of nanotechnology. The main purpose of this dissertation is to acquire the optimum conditions of synthesis of zinc oxide (ZnO) nanostructures. ZnO is chosen thanks to its high electron mobility and its high crystallinity. ZnO nanorods were synthesized by the chemical bath deposition (CBD) method on different ZnO seed layers. Seed layers were deposited by sol-gel dip coating technique and different seed layers were achieved by changing sol-gel parameters including the precursor concentration, type of additive, and type of solvent. Results show that the structural and morphological properties of nanorods are highly affected by seed layers properties. FESEM images depict that the density of ZnO NRs is proportional to NPs density and inversely proportional to the size of ZnO NPs in the seed layers. The most preffered orientation along c-axis occurs when using 0.4 M ZAD. In addition, the most aspect ratio of nanorods (20) is pertinent to the specimen which contains 0.2 M ZAD and DEA in 1-Propanal. Moreover, nanorods morpholigacal properties have influence on its structural properties and nanorods RI factor elevates by increasing nanorods aspect ratio, their alignment and density. Secondly, the influence of CBD parameters on nanorods properties was investigated. It is proved that the growth of ZnO nanorods at 60 °C is the stable conditions and the more the CBD time, the more stable the final nanostructure is. The last part of this study is devoted to synthesis of ZnO nanowires which benefit from higher surface area than nanorods and therefore they are useful for solar cell application. Finally, it is verified that the use of polyethyleneimine (PEI) is vitally important so as to synthesize ZnO nanowires. In addition, it is highly recommended to use zinc nitrate hexahydrate instead of zinc acetate dihydrate to achieve one-dimensional ZnO nanostructures with higher aspect ratio. Using 0.02 gr PEI in 50cc deionized water leads to the best morphological properties in ZnO nanostructures with the aspect ratio of 40. Furthermore, batch type modified CBD is required to elevate the aspect ratio of 1 dimensional ZnO nanostructures. Keywords: Zinc oxide, Sol-gel method, Chemical bath deposition, Seed layer, Nanostructure of zinc oxide.
