مناقشة رسالة ماجستير في كلية التربية الأساسية بجامعة ميسان تبحث تحسين أداء الخلايا الشمسية البيروفسكايتية باستخدام نقاط السيليكون الكمومية
ناقشت كلية التربية الأساسية – جامعة ميسان رسالة ماجستير في قسم العلوم العامة للباحثة منى سعيد عويز، والموسومة:
«تحسين أداء الخلايا الشمسية البيروفسكايتية باستخدام نقاط السيليكون الكمومية»، بحضور الأستاذ الدكتور غسان كاظم جبر، عميد الكلية، ومعاوني العميد، وعدد من تدريسيي الكلية وطلبة الدراسات العليا والأولية والمهتمين بالاختصاص.
وهدفت الرسالة إلى تحسين أداء الخلايا الشمسية البيروفسكايتية المزدوجة الخالية من الرصاص Cs₂NaBiI₆، من خلال إدماج نقاط السيليكون الكمومية (SiQDs) بتراكيز مولية مختلفة بلغت 1% و3% و5%، بهدف تعزيز حصاد الضوء، وتقليل العيوب البنيوية والسطحية، وتحسين كفاءة نقل الشحنات، بما يسهم في تطوير تقنيات طاقة شمسية أكثر استدامة وصداقة للبيئة.
وتضمنت الرسالة تصنيع الخلايا الشمسية وفق البنية FTO/ZnO/Perovskite/NiO/Cu، وإجراء توصيف متكامل لخصائصها التركيبية والمورفولوجية والبصرية والكيميائية، باستخدام تقنيات حيود الأشعة السينية (XRD)، والمجهر الإلكتروني الماسح والنافذ (SEM وTEM)، ومطيافية الأشعة فوق البنفسجية–المرئية (UV-Vis)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، فضلًا عن قياس الخصائص الكهروضوئية من خلال منحنيات J-V.
وأظهرت النتائج أن إضافة نقاط السيليكون الكمومية لم تُحدث تغيرًا في الطور البلوري، إذ حافظت العينات على بنيتها المكعبة، في حين أسهمت الإضافة في إحداث تغيرات واضحة في المورفولوجيا، تمثلت في تثبيت حدود الحبيبات وتقليل حجم البلورات من نحو 71 نانومترًا إلى 36 نانومترًا عند تركيز 3%، الأمر الذي أدى إلى تحسين التغطية السطحية والحد من الفجوات والمسارات المسببة لتسرب الشحنات.
كما أظهرت النتائج تحسنًا ملحوظًا في الخصائص البصرية والكيميائية السطحية، تمثل في توسع نطاق الامتصاص وحدوث إزاحة حمراء في حافة الامتصاص، إلى جانب تشكل روابط Si–O–Si المستقرة، التي أسهمت في تخميل العيوب السطحية وتقليل كثافة حالات الفخ، الأمر الذي انعكس إيجابًا على حركة حوامل الشحنة.
وسجلت الخلية عند تركيز 3% من نقاط السيليكون الكمومية أفضل أداء كهروضوئي، إذ ارتفعت كثافة تيار القصر Jsc من 3.34 إلى 3.97 mA/cm²، وتحسن عامل الملء FF من 0.633 إلى 0.640، فيما ارتفعت كفاءة تحويل الطاقة PCE من 1.068% إلى 1.279%، محققةً تحسنًا بلغ نحو 19.8% مقارنةً بالعينة المرجعية، مع بقاء جهد الدائرة المفتوحة Voc شبه ثابت عند 0.505 فولت.
في المقابل، أدى التطعيم بتركيز 5% إلى تراجع كفاءة الخلية إلى 1.115%، نتيجة تكتل نقاط السيليكون الكمومية وانفصال الأطوار، مما يؤكد أهمية تحديد التركيز الأمثل للإضافات النانوية لتحقيق أفضل أداء للخلية.
وخلصت الرسالة إلى أن تركيز 3% من نقاط السيليكون الكمومية يمثل النسبة المثلى، لما حققه من توازن بين تحسين الامتصاص الضوئي، وتخميل العيوب السطحية، وتحسين البنية المورفولوجية ونقل الشحنات، بما يعزز أداء الخلايا الشمسية البيروفسكايتية الخالية من الرصاص.
وجرت المناقشة في قاعة المرحومة يسرى النوري في كلية التربية الأساسية – جامعة ميسان، بحضور عميد الكلية ومعاون العميد للشؤون العلمية ومعاون العميد لشؤون الطلبة والتسجيل، وعدد من تدريسيي الكلية وطلبة الدراسات العليا، فضلًا عن المهتمين بالاختصاص.
وتأتي هذه المناقشة في إطار اهتمام كلية التربية الأساسية بجامعة ميسان بدعم البحث العلمي والدراسات العليا، وتشجيع البحوث التطبيقية التي تتناول التقنيات الحديثة في مجالات الطاقة المتجددة والمواد النانوية وتطبيقاتها .
