الفهرس 
Chapter I: Introduction.Only 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 197 |  |  |
| | | from | 197 | | |
Abstract
أهتمت الرسالة بتحضير و توصيف أفلام وخلايا شمسية من مادة بيروفيسكيت ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص، كما أهتمت بدارسة ثبات الافلام والخلايا الشمسية المحضرة من بيروفيسكيت ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص تحت تأثير عدة عوامل مثل الضوء والأكسجين والرطوبة والإشعاع الجامي. حيث أظهرت الدراسات الحديثة تفوق مادة البيروفيسكيت العضوي الهجين فى تحويل الطاقة الضوئية إلي تيار كهربي وذلك يرجع لتفرد الخواص الإلكترونيه للمركب مثل طول عمر الإلكترونات المفعلة ضوئياً وسهولة نقلها وجمعها. كما تمتاز خلايا البيروفيسكيت ايضاً بقلة التكلفة المادية مع الاحتفاظ بالكفاءة العالية مقارنة بخلايا السيليكون والبدائل الاخري كتيلوريد الكادميوم وارسنيد الجاليوم.
يعتبر الانحلال السريع لمادة البيروفيسكيت العضوي الهجين تحت تأثير عوامل الطبيعة المختلفة مثل الضوء والأكسجين والرطوبة والحرارة عائقاً أمام نقل خلايا البيروفيسكيت إلي مرحلة الإنتاج التجاري. مما يجعل دراسات الثبات الخاصة بالبيروفيسكيت ذات أهمية قصوي لتفهم آليات التحلل المختلفة كخطوة هامة نحو إيجاد حلول لهذه المشكلة.
قامت الرسالة المعروضة على دارسة تأثير الإشعاع مثل الضوء وأشعة جاما وكذلك عوامل عدة مثل الأكسجين والرطوبه علي ثبات ومدى تغير خواص أفلام وخلايا شمسية محضرة من ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص.
وعلى ذلك تشتمل الدراسة على أربع فصول رئيسية بالإضافة إلى الخلاصة باللغتين العربية و الإنجليزية و قائمة بالابحاث المرجعية.
يستعرض الفصل الأول مقدمة موجزة لتطور الطاقة الشمسية ومواد البيروفيسكيت العضوي الهجين من حيث الخواص والتطبيق فى المجال الطاقة الشمسية. كما يستعرض أهم التحديات التي تواجهه التطبيق العملي لخلايا البيروفيسكيت الا وهي الإنحلال السريع للمادة تحت تأثير عوامل البيئة. أخيرا اشتمل الفصل الأول على الهدف من الدراسة الحالية مع توضيح تفاصيل بعض التجارب العمليه.
أما الفصل الثانى فيستعرض بإختصار النظريات المتعلقة بتركيب وعمل الخلايا الشمسية وكذلك تصنيفات وأهم التحديات اللتي تواجه تطبيق الخلايا الشمسية كطاقة بديلة نظيفة. تم أيضاً شرح تركيب وخواص مادة البيروفيسكيت العضوي الهجين وتطور دراسه المادة فى ابحاث الطاقة الشمسية وكذلك أهم العيوب التي تعيق تقديم البيروفيسكيت للاسواق مثل التحلل السريع تحت تأثير عوامل البيئة وسمية الرصاص وإمكانية الانتاج على نطاق واسع. وكذلك أهم العيوب التي تعيق تقديم البيروفيسكيت للاسواق مثل التحلل السريع تحت تأثير عوامل البيئة وسمية الرصاص وإمكانية الانتاج على نطاق واسع. كذلك تم خلال الفصل الثانى شرح الأسس النظرية اعتمادا على التقنيات
الملخص باللغة العربية
التحليلية والكهربية المستخدمة خلال الدراسة كتقنيات تحليل الأشعة التحت حمراء (FT- IR) وتحليل الأشعة المرئية والفوق بنفسجية(UV-Vis) وتحليل حيود الإشعة السينية (XRD) وأيضا تحليل التركيب الدقيق للمادة عن طريق الأمتصاص الممتد للأشعة السينية (EXAFS)، هذا بالإضافة إلى شرح الأساس النظرى لقياسات الخواص الكهربية للخلايا الشمسية. كما امتد الفصل الثانى إلى عرض نبذة عن الدراسات السابقة فى كلا من عملية التحضير والتحليل بأستخدام التقنيات المختلفة التى تم شرحها سابقا.
أشتمل الفصل الثالث على الجزء العملى الخاص بالدراسة، حيث تم استعراضها فى جزئين منفصلين. حيث إشتمل الجزء الأول على عملية تحضير أفلام ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص وتعريضها للمؤثرات المختلفة وتحليلها بأستخدام التقنيات الطيفية المتعددة. يبدأ الجزء الأول بعرض المواد المستخدمة فى تحضير وتغليف العينات امتدادا إلى عملية تحضير الأفلام على مرحلتين حيث يتم ترسيب طبقة ايوديد الرصاص فى المرحلة الأولي ثم تحويلها إلي بيروفيسكيت بإضافة محلول الميثيل امونيوم فى المرحلة الثانية. كما يوضح الجزء الأول عملية تغليف الأفلام وتعريضها للمؤثرات المتعددة كالضوء والأكسجين والرطوبة والتشعيع الجامي واخيرا يستعرض التقنيات المستخدمة فى التوصيف الطيفي للأفلام وهي: تحليل الأشعة التحت حمراء (FT-IR) وتحليل الأشعة المرئية والفوق بنفسجية(UV-Vis) وتحليل حيودالأشعة السينية (XRD) وتحليل التركيب الدقيق للمادة عن طريق الأمتصاص الممتد للأشعة السينية (EXAFS) .
أما الجزء الثانى فقد أختص بعرض تقنيات تحضير وتوصيف خلايا شمسية محضرة من ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص. حيث يبدأ الجزء الثاني بعرض المواد المستخدمة فى عمليتي التحضير والتغليف للخلايا ثم عرض عمليات التحضير والتغليف والتعريض للمؤثرات المختلفة. وأخيرا استعرض الإعداد التجريبي لقياس كفاءة الخلايا المحضرة.
أهتم الفصل الرابع بتناول النتائج المستخلصة ومناقشتها وذلك من خلال اربعة أجزاء:
في الجزء الأول تم إستعراض عمليه تحضير أفلام ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص وتوصيفها الأبتدائي قبل عمليات التعريض للإشعاع والمؤثرات المختلفة باستخدام التقنيات الطيفية.
أما فى الجزء الثانى فيتم دراسه تأثير بعض العوامل الخارجية كالإشعاع (الضوء و التشعيع الجامى) وكذلك تأثير الأكسجين الجوي والرطوبة على ثبات أفلام ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص. وقد أوضحت النتائج ما يلي:
أظهرت التحاليل الطيفية عدم تأثر الخواص الضوئية والتركيب البللوري لأفلام البيروفيسكيت بالأكسجين الجوي أو بالضوء فى بيئة خاملة فى درجة حرارة الغرفة. بينما تحللت الأفلام المعرضة للضوء فى وجود الأكسجين وتحولت من أفلام ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص إلي أفلام ايوديد الرصاص.
الملخص باللغة العربية
أظهرت نتائج تحليل الأشعة التحت حمراء فقد فى روابط الهيدروجين فى جزيئات الأمونيوم اثناء عمليه الانحلال.
كما اوضحت نتائج تحليل الأشعة المرئية والفوق بنفسجية لمحلول الميثيل امونيوم المعرض للضوء فى وجود أكسجين تفاعل الايوديد ( I_ ^– ) مع الأكسجين و تحوله إلي الايوديد الثلاثي (I_(3 )^– ) مع تكون شوارد الأكسجين الحرة التى تتحد لاحقا مع الهيدروجين الخاص بجزئ الأمونيوم مسببة انهيار مركب البيروفيسكيت.
كما بينت النتائج تأثر أفلام البيروفيسكت المرسبة علي طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم المسامية بالأشعة الفوق بنفسجية وذلك لإمتصاص ثاني أكسيد التيتانيوم للضوء فى مدي الأشعة الفوق بنفسجية وتنشيط الكترونات إضافية تتفاعل مع البيروفيسكيت و تضيف لعملية الأنحلال.
إضافة إلي ذلك أظهرت النتائج ان الحرارة تقوم بدور هام فى عملية تحلل أفلام البيروفيسكيت المعرضة للضوء فى بيئة خاملة حيث اوضحت النتائج تحلل أفلام ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص إلي خليط من ايوديد الرصاص والرصاص المعدني عند التعرض لضوء مع درجة حرارة ~٧٥ مئوية و عدم تأثر أفلام البيروفيسكيت المعرضة للضوء مع درجة حرارة ~٥٥ مئوية ويعود ذلك لضعف روابط اليود مع الرصاص.
تم دراسة ثبات الأفلام مع الرطوبة عند مستوي رطوبة ~ ٧٦٪ ووجد ان الأفلام تحللت إلي ايوديد الرصاص. بأستخدام حمض الأوليك تم عمل تخميل لسطح أفلام البيروفيسكيت مما أدي إلي حماية الأفلام من الرطوبة و ثباتها لمدة ٤ اسابيع.
لم يظهر التشعيع الجامي بجرعات تتراوح من ٥٠ إلي ٥٠٠ كيلوراد تغير فى الخواص الضوئية أو التركيب البللوري للعينات مما يوضح مقاومة الأفلام للإشعاع.
الجزء الثالث من الفصل يوضح تقنية تطبيق أفلام بيروفيسكيت ميثيل امونيوم ايوديد الرصاص في الخلايا الشمسية حيث يبين عملية تحضير خلايا البيروفيسكيت الشمسية وتحليل نتائجها. بينما يرصد الجزء الرابع تأثير التعريض للتشعيع (ضوء و تشعيع جامي) بالاضافة للأكسجين والرطوبة على إستمرارية عمل الخلايا وكفائتها. وقد أظهرت النتائج الآتي:
لم يتسبب الأكسجين الجوي في تغير ملحوظ فى كفاءة الخلايا الشمسية بينما تحللت تماما الخلايا المعرضة للضوء فى وجود الأكسجين. بينما وجد أن حجب الأشعة الفوق بنفسجية للخلايا المعرضة للضوء فى بيئة خاملة يؤدي إلي تثبيت اداء الخلايا الشمسية و تفادي تأثير طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم المسامية فى اتفاق مع نتائج الأفلام.
أظهرت الخلايا المعرضة للضوء فى بيئة خاملة عند درجة حرارة ~٧٥ تحللاً مع زيادة في قيم التوصيلية الكهربية مما يدل على تكون الرصاص المعدني. بينما الخلايا المعرضة للضوء فى بيئة خاملة عند درجة حرارة ~٥٥ لم تظهر تحلل أو زيادة فى قيم التوصيلية الكهربية فى اتفاق مع نتائج الأفلام.
الملخص باللغة العربية
تحللت الخلايا المعرضة للرطوبة عند مستوي رطوبة ~ ٧٦٪ بينما لم تتأثر العينات المعالجة بحمض الاوليك فى اتفاق مع نتائج الأفلام.
بعكس نتائج الأفلام، أظهرت نتائج الخلايا المشععة جامياً تأثراً بالإشعاع حيث قلت قيم تيار الدائرة المغلقة (scJ) و الكفاءة (PCE) و التي قد تعود إلي تكون مصائد للالكترونات فى الفجوة ناتجة عن تحرير ذرات الهيدروجين.
تم إعادة قياس الخلايا المشععة الجامياً بعد مرور شهر من القياسات السابقة وأوضحت النتائج زيادة في قيم تيار الدائرة المغلقة (scJ) و الكفاءة (PCE) مما يدل على مكانيكية إصلاح ذاتي يقوم بتصحيح وضع ذرات الهيدروجين وإعادتها لموقعها الأصلي.