1127760-2878578

شکل 2- نمودار طیف سنجی رامان از لایه نازك کربن شبه الماسی.

شکل 2 نتایج بدست آمده از آزمون طیف سنجی رامانرا نشان میدهد. طیف رامان از پوششهاي کربن شبهالماسی عموما با یک پیک G در حدود ناحیه 1cm

1550 و یک پیک D در حدود ناحیه 1cm

1360 همراه است[11-14].
پیکهاي G و D مربوط به مشخصات هیبریدهاي2sp در پوششهاي کربنی میباشد. پیک G مربوط به هیبریدهاي پیوسته 2sp به هر دو صورت حلقهاي و زنجیرهاي و پیک D مربوط به هیبریدهاي گسسته 2sp به صورت حلقهاي میباشد[10-21]. از عدد موج و شدت پیکهاي G و D، میتوان کسر هیبریدهاي 3sp موجود در پوشش را محاسبه نمود. شدت پیک G را IG و شدت پیک در موقعیتD را ID مینامند[22]. شدیدتر بودن پیک D نسبت به G بیانگر بیشتر بودن هیبریداسیون اوربیتالی 3SP نسبت به هیبریداسیون اوربیتالی 2SPاست[23]. این مطلب در رابطه 1 با نسبت ID/IG نیز مشهود است.

شکل 3- طیف ATR-FTIR لایه نازك کربن شبه الماسی.

(1) 17/1 = 5650 / 6610 = ID / IG نسبت ID/IG بیانگر خواص پوشش است. هر چه این نسبت افزایش یابد خواص شبه الماسی پوشش مانند پهناي باند افزایش و ضریب خاموشی(K) کاهش مییابد زیراهیبریداسیون اوربیتالی2 SPکاهش یافته است[24].
گفتنی است شدیدتر بودن پیک D نسبت به پیک G، نشأت گرفته از میزان هیدروژنهاي اتمی است. با افزایش گاز هیدروژن نسبت به گاز متان، هیدروژنهاي اتمی، با رادیکالهاي آزاد (غیر پیوندي) واکنش میدهد و آن ها را غیر فعال میکند. این پدیده باعث تشکیل بیشتر هیبریداسیون اوربیتالی 3 SP نسبت به 2SP میشود[25].
شکل 3 طیف ATR-FTIR از لایه نازك کربن شبه الماسی را نشان میدهد. در طیف سنجی ATR-FTIR پیوندهاي گوناگون، فرکانسهاي ارتعاشی متفاوتی دارند و در نتیجه، هر کدام در فرکانس مشخصه خود، نوار جذبی معینی در طیف زیر قرمز دارند که باعث شناسایی آن پیوند شیمیایی میشود.

در این طیف، جذبی که در ناحیه 1-cm 150±3000 قرار دارد مربوط به ارتعاشات کششی C-H در مولکول است. نوار جذبی در نزدیکی 1- cm1400 مربوط به ارتعاشات خمشی C-H و همچنین، نوار جذبی در نزدیکی 1600 1-cm نشان دهنده اتصال C=C است[26].
حالتهاي گوناگون بسط C-H در طول موجهاي گوناگون در جدول 3 مشخص شده است.

جدول 3- تخصیص طول موج به بسطهاي C-H در لایه نازك کربن شبه الماسی[4 و 26 و 27].
بسطهاي C-H طول موج(بر سانتیمتر)
3CH کششی نامتقارن 2955
2CH کششی نامتقارن 2920
CH کششی نامتقارن 2920
2CH کششی متقارن 2855
2CH خمشی متقارن 1450
3CH خمشی متقارن 1375
الف

ب

شکل 4- تصویر سه بعدي میکروسوپ نیروي اتمی از سطح سلول خورشیدي الف) پیش از اعمال لایه نازك کربن شبه الماسی ب) پس از اعمال لایه نازك کربن شبه الماسی.

شکل4 تصاویر میکروسکوپ نیروي اتمی از سطحسلولهاي خورشیدي پیش و پس از اعمال لایه نازك کربن شبه را نشان میدهد. نتایج نشان دادند که زبري سطح نمونه از 862 نانومتر در حالت بدون پوشش به 731 نانومتر در حالت پوششدار کاهش مییابد. بررسیهاي بیشتر نشان دادند که لایه نازك کربن شبه الماسی زبري سطح زیرلایه را به مقدار 15 درصد کاهش داده است.
هرچه زبري سطح سلول کمتر باشد، درصد بازتاب نور از سطح سلول کاهش مییابد و در نتیجه، بازدهی سلول افزایش مییابد[6 و 29].

15209601358141

شکل 5 تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی از سطح لایه نازك کربن شبه الماسی را نشان میدهد. نتایج، نبود ترك، ناپیوستگی و تخلخل در سطح پوشش را نشان داد. شکل 6 تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی از مقطع لایه نازك کربن شبه الماسی را نشان میدهد. بررسیها نشان دادند پوشش اعمال شده از یکنواختی مناسبی برخوردار است که این پارامتر در دستیابی به بازدهیهاي بالا به سبب اثر گذاري بر خواص نوري پوشش مانند درصد عبور و بازتاب نور داراي اهمیت است.

شکل 5- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی لایه نازك کربن شبه الماسی.

شکل 6- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی از مقطع لایه نازك کربن شبه الماسی.

بازدهی سلولهاي خورشیدي از منحنیهاي ولتاژ- (Vm) سلول خورشیدي را بدست آورد. بدین منظور (Isc) و جریان بدست میآید. منحنی ولتاژ- جریان براي دو حالت ( Voc) به ترتیب بیشینه جریان و ولتاژ هستند که از روي سلولخورشیدي پوششدار و بدون پوشش در شکل 7 دیده منحنی به راحتی قابل مشاهده میباشد. شکل 7 نمودار میشود. از این منحنی میتوان جریان مدار کوتاه (Isc)، جریان-ولتاژ سلول بدون پوشش و پوششدار را نشان ولتاژ مدار باز(Voc)، جریان بیشینه (Im) و ولتاژ بیشینه میدهد.

شکل 7- منحنی ولتاژ – جریان سلول خورشیدي پوششدار و بدون پوشش.
با توجه به منحنی جریان – ولتاژ مشاهده میشود جریان مدار کوتاه سلول خورشیدي از 5574/0 به 6279/0 آمپر و ولتاژ مدار باز از 5522/0 به 5641/0 ولت افزایش یافته است. همچنین، نتایج نشان داد قوس منحنی جریان- ولتاژ یا فاکتور پرشوندگی(FF) با اعمال پوشش افزایش یافته است. بمنظور برسیهاي بیشتر سایر پارامترهاي بازدهی سلول خام و پوششدار با استفاده از روابط 2 و 3[30 و 31] استخراج و در جدول 4 گردآوري شد.

جدول 4- مقایسه راندمان و فاکتور پرشوندگی سلول خورشیدي پوششدار و بدون پوشش.
نمونه Isc

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

(A) Voc (V) Im
(A) Vm (V) Pin
(W/m2) FF % η درصد افزایش بازدهی

پوششدار 0/6279 0/5641 0/3578 0/4110 235/23 0/4152 6/2518 37/51
بدون پوشش
0/5574 0/5522 0/3559 0/3005 235/23 0/3475 4/5465 –
ImVmFFIscVoc
29984729078

 Pin Pin (2)

FF 

ImVm (3)
IscVoc

با توجه به رابطه 2 مشاهده میشود که سه پارامتر Isc، Voc و FFبه گونه مستقیم با بازدهی سلولهاي خورشیدي ارتباط دارند. نتایج نشان دادند اعمال لایه نازك کربن شبه الماسی باعث افزایش پارامترهاي بالا نسبت به حالت خام گردیده و موجب افزایش بازدهی سلول خورشیدي مورد استفاده به بیش از 37 درصد مقدار اولیه در این پژوهش شده است.

نتیجه گیري
در این پژوهش لایه نازك کربن شبه الماسی با استفاده از دو گاز هیدروژن و متان به روش رسوب شیمیایی بخار تقویت شده به کمک پلاسما با منبع تغذیه فرکانس رادیویی (RF-PECVD) بر سلول خورشیدي سیلیکونی پلی کریستال نوع P اعمال شد. نتایج نشان دادند که:
لایه نازك کربن شبه الماسی ساختاري آمورف دارد و این پوشش تنها از اتمهاي کربن و هیدوژن تشکیل شده است و فاقد هر گونه ناخالصی است.

لایه نازك کربن شبه الماسی بدون استفاده از هرگونه لایه واسطه بر زیرلایههاي سیلیکونی اعمال گردید و نشان داده شده شد که از چسبندگی بالایی برخوردار است.
وجود دو پیک گاوسی ناشی از آزمون رامان و نسبت شدت پیکهاي بدست آمده ( ID/IG برابر 17/1) تشکیل لایه نازك کربن شبه الماسی را اثبات کرد.
با اعمال لایه نازك کربن شبه الماسی بر سلول خورشیدي، رافنس و زبري سطح کاهش یافته است.
لایه نازك کربن شبه الماسی اعمال شده فاقد هر گونه ترك، ناپیوستگی و تخلخل است و از ضخامتی یکنواخت برخوردار است.
با اعمال لایه نازك کربن شبه الماسی بر سلول خورشیدي سیلیکونی بازدهی به بیش از 37% مقدار اولیه افزایش پیدا کرد.

سپاسگزاري
از سازمان سامانههاي فضایی شرکت صا ایران به دلیل همکاري در تهیه منحنی بازدهی سلولهاي خورشیدي صمیمانه سپاسگزاري میکنیم.

Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2009.
11- J. Robertson, “Properties of DiamondLike Carbon, Surface and Coatings
Technology”, Vol. 50, pp. 185–203, 1992.
X. Liua, L. Wanga, J. Pua, and Q. Xuea, “Surface Composition Variation and High-Vacuum Performance of DLC/ILs Solid–Liquid Lubricating Coatings: Influence of Space Irradiation”, Applied Surface Science, Vol. 258, pp. 8289– 8297, 2012.
L. V. Santos, V. J. Trava-Airoldi, E. J. Corat, J. Nogueira, and N. Leite, “DLC Cold Welding Prevention Films on a Ti6Al4V Alloy for Space Applications”, Surface & Coatings Technology, Vol. 200, pp. 2587–2593, 2006. 14- X. Liu, L. Wang, and Q. Xue, “High Vacuum Tribological Performance of DLC-Based Solid–Liquid Lubricating Coatings: Influence of Atomic Oxygen and Ultraviolet Irradiation”, Tribology
International, Vol. 60, pp. 36–44, .3102
F. Tuinstra, and J. L. Koenig, “Raman Spectrum of Graphite”. Journal of Physical Chemistry Vol. 53, pp. 1126–1130, 1970.
C. Castiglioni, E. Di Donato, M. Tommasini, F. Negri, and G. Zerbi, “Multi-Wavelength Raman Response of Disordered Graphitic Materials: Models and Simulations”, Synthetic Metals, Vol. 139, pp. 885-888, 2003.
S. Piscanec, M. Lazzeri, F. Mauri, A. C. Ferrari, and J. Robertson, Physical Review Letters. Vol. 93, pp. 185, 2004.
C. Mapelli, C. Castiglioni, G. Zerbi, and K. Mullen, “Common Force Field for Graphite and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons”, Physical Review B, Vol. 60, pp. 12710-12725, , 1999.
Z. Y. Chen, J. P. Zhao, T. Yano, T. Ooie, M. Yoneda, and J. Sakakibara, “Observation of sp3 Bonding in Tetrahedral Amorphous Carbon Using Visible Raman Spectroscopy”, Journal of Applied Physics, Vol. 88, pp. 2305–2308, .0002
Reference
کرمی، لایه نشانی و ارزیابی اثرات لایه نازك کربن شبه الماسی بر عملکرد سلولهاي خورشیدي سیلیکونی در شرایط شبیه سازي شده، پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد (شناسایی و انتخاب مواد)، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ،1392.
V.I. Gavrilenko, A.M. Grekhov, D.V. Korbutyak, and V.G. Litovchenko, “Optical Properties of Semiconductors. Naukova Dumka”, Kiev, 608 p, 1987.
J. Zhao and M. Green, “Optimized
Antireflection Coatings for HighEfficiency Silicon solar cells”, IEEE Transactions on Electron Devices,Vol. 38, pp. 1925—1934, 1991.
ن. معنوي زاده، ا. اصل سلیمانی، ه. ملکی و ر. افضل زاده، بررسی خواص نوري لایه هاي نیترید سیلیکون لایه نشانی شده به شیوه کندوپاش RF در محیط پلاسماي آرگن ، سیزدهمین کنفرانس اپتیک و فوتونیک ایران ،1385.
J. Robertson, “Diamond-like Amorphous Carbon”, Materials Science and Engineering R 37, pp. 129-281. 2002. 6- W. Seok Choi, K. Kim, J. Yi, and B. Hong, “Diamond-like Carbon Protective Anti-Reflection Coating for Si Solar Cell”, Materials Letters, Vol. 62, pp. 577–580, 2008 ف. مجیري، لایه نشانی و ارزیابی اثرات لایه -7 بر بهبود عملکرد سلولهاي خورشیدي DLC نازك سیلیکونی ، پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد، شناسایی و انتخاب مواد)، دانشکده مهندسی مواد) .1392، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
D. Skoog, J. Holer, and S. Crouch, “Principles of Instrumental Analysis”, 6rd Edition, Broks Cole, USA, 2006.
J. R. Ferraro, and K. Nakamoto, “Introductory Raman Spectrocpy”, 2nd Edition, Elsevier Science, USA 1994.
V. S. Yadav, D. K. Sahu, M. Singh, and Kuldeep Kumar, “Study of Raman Spectra of Nano-Crystalline Diamond Like
Carbon (DLC) Films Composition
(sp2:sp3) with Substrate Temperature”,
پروپان و نیتروژن، پایان نامه کارشناسی ارشد فیزیک ،دانشکده علوم پایه، دانشگاه الزهراء ،1384.
K. A. Hamouda, A. Ababou, M. Ouchabane, N. Gabouze, S. Belhousse, H. Menari, and K. Beldjilali, “Study of Optical Properties of Diamond-Like Carbon/Porous Silicon Antireflective Coating Layers for Multicrystalline Silicon Solar Cell Applications”, Vacuum, Vol. 81 , pp. 1472–1475, 2007.
J. Coates, “Interpretation of Infrared Spectra, a Practical Approach”, Wiley, 2000.
M. Allon, J. Appelbaum, M. Maharizi, A. Seidaman, and N. Croitoru, “The Influence of Diamond-Like Carbon Films on the Propertise of Silicon Solar Cells”, Thin Solid Films, Vol. 303, pp.273-276, 1997.
B. kov, P. S. adek, P. Stahel, and L. Zajckov, “Improvement of the Efficiency of the Silicon Solar Cells by Silicon Incorporated Diamond-Like Carbon
Antireflective Coatings”, Journal of NonCrystalline Solids, Vol. 299–302, pp.
1147-1151,
.2002http://database.irandoc.ac.ir/researche rs/97497
H. Zhu, J. Wei, K. Wang, and D. Wu, “Applications of Carbon Materials in Photovoltaic Solar Cells”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 93, pp. 14611470, .9002
20- A. C. Ferrari,and J. Robertson “Interpretation of Raman Spectra of Disordered and Amorphous Carbon”, Physical Review B, Vol. 61, pp. 14095– 107, 2000.
[21] J. C. Sanchez-Lopez, A. Erdemir, C. Donnet, “Chemical Vapor Deposition of Ruthenium on NiCoCrAlYTa Powders Followed by Thermal Oxidation of the Sintered Coupons”, Surface and Coatings Technology;Vols. 163–164, pp.444–50, 2003.
A. C. Ferrari, “Determination of Bonding in Diamond-Like Carbon by Raman Spectroscopy”, Diamond and Related Materials, Vol. 11, pp. 1053–1061, 2002.
R. Gottimukkala, “Growth and Characterization of Diamond and Diamond Like”, Master Thesis, University of South Florida, 2005.
C. R. Lin, D .H. Weia, C. K. Chang, and W. H. Liao, “Optical Properties of Diamond-Like Carbon Films for


پاسخی بگذارید