دفاعیه آقای شاهین عنایتی ماکلوانی

در این پایان نامه به طراحی و تحلیل ساختارهای نوین در جهت بهبود پارامترهای فتوولتائیک سلول خورشیدی کستریت پرداخته شده است. استفاده از لایه های بافر جایگزین CdS، افزودن لایه های نازک میانی CZTS، CZTSe و CZTS۰.۲Se۰.۸ بین لایه جاذب/اتصال پشتی، استفاده از لایه های جاذب دوتایی از جمله ساختارهای پیشنهادی است که مورد تحلیل جامع و شبیه سازی قرار گرفته است. شبیه سازی ها نشان داد برای دستیابی به بازدهی بالای ۱۳ درصد و همچنین ولتاژ مدار باز بالای ۷۰۰ میلی ولت، می توان از ترکیبات SnS۲، Mg۰.۲Zn۰.۸O، ZnO۰.۵۵S۰.۴۵ و ZnO۰.۸۰S۰.۲۰ به عنوان لایه بافر استفاده کرد. با استفاده از لایه های نازک فوق و پس از بهبود ساختار به صورت پیوند p+pn، به ترتیب بازدهی ۶۲/۱۵%، ۹۸/۱۵% و ۸۱/۱۷% حاصل شد. همچنین کاهش بازترکیب حامل های اقلیت در محدوده اتصال پشتی و کاهش مقاومت سری، در ساختارهای پیشنهادی تحت روشنایی AM۱.۵ منجر به افزایش حداقل ۴۰ درصدی ولتاژ مدار باز به ترتیب معادل mV ۹۱۹، mV ۹۲۱ و mV ۹۸۶ شد. در ادامه به کمک فن آوری های رشد لایه نشانی چرخشی و نیز با استفاده از ترکیبات شیمیایی ارزان قیمت، طراحی و ساخت لایه جاذب سلول خورشیدی مبتنی بر کستریت CZTS طی مراحل مشخص انجام شد و ویژگی های نوری و الکتریکی آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج اوج‌‌های پراش پرتو ایکس حاصل شده مطابق با الگوی پراش اشعه ایکس ترکیبCZTS بود که این موضوع نشان دهنده ساختار کستریت لایه های ایجاد شده می‌باشد. شکاف انرژی نوری لایه‌های رشد یافته در محدوده eV ۵۰/۱ – ۴۰/۱ به دست آمد که با مقادیر به‌دست آمده از منابع و تحقیقات قبلی مطابقت خوبی داشت. در تصاویر مورفولوژی از SEM، لایه های متراکم از ذرات CZTS مشاهده شد. همچنین منحنی به‌دست آمده از ضرایب جذب لایه  نازک CZTS در طول¬موج¬های ۲۰۰ تا ۱۱۰۰ نانومتر نشان از جذب بالای آن در طیف مرئی و UVA دارد. در نهایت در دو ساختار عملی پیشنهادی به صورت Au/CZTS/ZnO/AZO/ITO و Au/Cu-rich CZTS/Zn-rich CZTS/ZnO nanorod/AZO/ITO عملکرد مناسبی در سلول خورشیدی لایه نازک کستریت مشاهده شد به‌طوری که مقدار ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه در ساختار اخیر به ترتیب به مقدار V ۵۴/۰ و mA ۵/۲۱ به دست آمد.