1

الفصل األول

علم النانوعن مقدمة

2

:علم وتقنية النانو 1-1

و صللهب للو مللك ريلل صلل ( للو )مشللة مللك ال ة لل اة لل " النللو " ن أصللك مة لل إيسل وذ تاذ أبعلوء ء ل ف ل جلبهبراسل ابالوء ااسوسل علىأمو عةم النو فه عةم

ف ن ل النلو ن إملك مة ل ن ءلم ملك ابةة لرت 1أ اهنو فةعومك م م اء فاةل رت طوق النو مالة ن لل هلل راذ ءهب للهبيف موفلل ا للوكذ وا مللوذ فةيسللوبش ءعللم وفشلل فعللهب بةطلل

.ه الة ن جتعةهم رمب اامم ابة هبم عة و ن أءرامهم ة

ل لللهب أصلللاة لللل ريف النلللو فنلللمو العهب لللهب ملللك ا لللوكذ وفنلللو للل ا ب ما لللو الللل ك لللك صلل هو وهلل عةللم ةطلل ر مللو بعللهب لل ا وأ لللو طلل ر الع لل ا العومةلل عة لل و عةهللو للوءريف عةلل

فش ك ال راذ ه ا ةخ كفط ومع ف مج أس ار ه ا العومل ابةنوه الصن فعنهبمو ل للل ن واسلللةخهبامهو عللل ون مع نللل ملللك ءرءللل ا للل اريف والللللن لة صللل ا إ هلللهبن معللل ا

لللهبرمه أ للل هللل وحت لللك مللل اء ة ةللل الة ةدللل إ مللل اء تاذ للل عول للل و صلللو مة لللميف .الة ن

ال ثلل مللك فهلل ك ف ةصلل عةلل فلل ع وا للهب بع نلل بللك فشلل ك : وعنللهبمو لل م فطا للوذ النللو ءم ل فطا وذ ف ن النلو ول لك سل ن مك اسةخهباموذ و وهنومه ال ث ةد العةم ابخةف وع

ذ وفنلللو الشللل ال ثللل وعنلللهبمو للل م هلللوا الطلللب فللل ن أتهو نلللو أهلللم فطا وفللل الللل لللفلل هب إ م للا فيسللوهم هلل الة ن لل بشلل ك مالل ال شللا وعللليت أملل ا اليسلل ون اللل

للل ا ابلل م لللو أن ف ن للل النللو اسلللةخهبم ميسةةلللل اذ مصلللو هلللوءل مللك فعةلل مثللك لللو أموسلل هب الم للن النو لل صللنوع وا لل أريللع الشلل ل اب لل مللك ءم للوذ مالة للك

ريلع فل ق الانديسل م لو أهنلو فلهب ك ااأميس هب الة ةو ا النلو الل ي ل اجليسلم ملك . واا و الهب و هومث مك ا وكذ ا هب ث مولصنوعوذ العيس

3

(:ZnO)أكسيد الزنك 1-2

عنللللهبمو ةطلللل ق اميسلللل هب الم للللن ةاللللوءر ماوريلللل يف إ أتهللللون ابهة لللل وابةع لللل بعةللللم النللللو عهب لللهب ملللك الةطا لللوذ والصلللنوعوذ ال اسلللةخهباموذ هللل ابلللوءيف بنريللل واو النو للل ابخةةدللل

و هلو ( الل سلنةط ق الو ك لو ) اخلل لو الش يسل هلوا موكسةدوءيف مك أميسل هب الم لن .مك الةطا وذ

: ZnO: ألكسيد الزنك الخواص الفزيائية

القيم الخصائص

81.408 كتلة مولية

g/cm3.5.606 الكثافة

oc 1975 نقطة االنصهار

oC 2360 نقطة الغليان

3.3ev طاقة الفجوة

2.0041 نكسار معامل اال

meحركية االلكترونيات عند درجة حرارة الغرفة

200 cm2/(Vs)

mhحركية الثقوب عند درجة حرارة الغرفة

5.5 cm2/(Vs)

4

ZnO بوءيف أميس هب الم ن( wurtzite) اليسهباس ضح الرتم ب الاة ر الةويل الش ك

اميس هب الم ن ZnO اليسهباس الرتم ب الاة ر ري ك ضح

( :ZnO)تطبيقات أكسيد الزنك 1-3

: المطاط *

للللهب ك أميسلللل هب الم للللن عللللهبء مللللك الةطا للللوذ الصللللنوع و الطا لللل و هللللو مللللك الةطا للللوذ ابخةةد و هب أسةخهبم موءيف أميس هب الم لن بلو الو ملك صلو ف م و ل وم و ل لدعول ةهلو وسللللل عةهو الة وسلللللن و يسلللللةخهبا معوجلللللل ابطلللللوص الطا عللللل ومع لللللم اا للللل اع الصلللللنوع

وا للل اريف وعلللهبا اةهللللرتا م لللو أ للل مد لللهب ا وف للل عةللل مللللمارع م وومةللل وحت ةهلللو لةللللن

5

أريلل ور ابطللوص ا لل ةدوعللك ملل اة للما ابيسللووا عللك الةةةللك ومللوبح لةدط للوذ ف هللو وأميسلل هب وهل ك الم ن هب ك ااصاوغ ال ف ض عةل ابطلوص ةمةصلوأل ااريلع فل ق الانديسل

ريلللع الشللل ل لدلللرتيف ةللل و لللهب ك ف م لللب لللل ك لالللوذ االللل ان لة طلللوص إتا فع ضللل اااصلللاوغ ابة للل لة دلللوةاذ الطا للل و للل ف أ للللو و للل لةةخلللم ك لدلللرتيف أ للل ا م لللو فيسلللةخهبا صنوع إ لوراذ اليسل وراذ والشلو نوذ له ا ل ة لم بيسل ع فاهب لهب ا ل اريف عنلهب ف ام هلو

.وييسك مك م ووم الع اةاو هب ك صنوع ال وبك ال ه بو معوةا و وص عول اجلههب

:البالستيك *

الم لن جتعلك لل وصل مه ل وهل م وومل ا ل اريف ب هوا الالسة ن فعنهب اضوف م ملأمو مملللو ءعةهلللو فلللهب ك مثللل ملللك الصلللنوعوذ ابهة للل بوليسللللم العومللل و وصللل ملللوءيف الاللل يل

.ب وبة والا يل ا ثة وال فعة مك أهم اب اء الهبا ة صنوع الع اةا وابعهباذ ابخةةد

:صناعة األدوية ومستحضرات التجميل*

الم لللن وم ماوفللل أ لللهب العنوصللل ااومللل جليسلللم اة يسلللون و يسلللةخهبا شللل اذ ااسللللنون علللهب وبعللا ااءو لل ابع ضلل لن صلل اجليسللم و يسللةخهبا صللنوع ابيسللو ش وال للوذ اخلوصلل

ف ضللل بولشلللع و اجلةلللهب ا للل ي للل اجلةلللهب ملللك للللا امةصلللوأل ااريلللع فللل ق الانديسللل ل ومللل اهم ا للل وق و يسلللةخهبا صلللنوع ملللم لذ الللل وا ح ال لللوذ ال ا للل ملللك أريلللع الشللل

.والصوب ن

6

( :piezoelectricity) ظاهرة الكهرباء االنضغاطية*

علوه يف ال ه بلو اك للنو وهل حت لك اء الل نلةف ف هلو ملك ابلأميس هب الم لن فعة موءيف م و ل دال لوه يف ال وهلأو الع لل للنو كالطو اب و إ و ل مه ب ل ب اسلط ا

ف هلل بعللا ابلل اء لله ةةللن هلل ابلل اء للهبريف عةلل ف ل للهب ءهللهب مهلل عنللهبمو فةعلل نللةف إةا لل ب ا لل الشللةنوذ اللللن عةلل سللطح ابللوءيف ب لل يف ءهللوء م للو لله أنا

.بوءيف ب سطة ا ف ق ءههب مه اب ءا واليسولا الاة ريف وبولةويل ا ص ا

ضغط عليه طبيقشكل يوضح قرص كهربائي انضغاطي يولد فرق جهد عند ت

-qبولنيسللا لةشللةنوذ اليسللولا +qبيسللاب ضللن م للو فنللمام ريللةنوذ م ءالل .ابوءيف وب لن نشن ءههب مه بو بة ريف

7

الفصل الثاني

(P-Nوصلة ) الخاليا الشمسية

بغيةالشمسية الصالخاليا

8

: مقدمة

ال س ة ااو وال يس لة ل هب الطو منل ( الدةم –النوة –الند ) د ر عة ال ء اا أ و لل للل لن ةاء امةشللون ال ه بللو إ و ةنللو ا للويل إك أن ال لل ء اك دلل ر للهب ندلل

مس ل ل ا اكسلم لهب و ابة لهبءيف أو الن دل صلوءر الطو ل مبال ع وف ءل النلو إ اكهة لوا أهنلللو فعةللل ا لللك اا يسلللب بوةضلللوف إ ا للل ك يسلللد علللك فشلللن ةهو أ دو لللوذ فلللل الا للل

هلو اخلل لو الش يسل الل ف ل ا أوملك ابنو ش النو ل والل ع يف م صهبر لةطو ال ه بو م و أن هنومه أ ل اع تةةدل سل ةم ف ضل ح بةة ك الطو الش يس إ و مه بو ماوري يف

.الاعا منهو ه ا الدصك

( :P-N) ذات وصلة الخلية الشمسية2-1

ن فصلللن اخلل لللو الش يسللل للل ن النوللللب ملللك ملللوءيف اليسللل ة ن وهللل ملللوءيف ريلللا م صلللة إ لةم فيسلخ اليسل ة ن الشلهب هب و ءلهب الطا عل بل ف يفف ويسةخ يت مك ال ملك الن ل م لو أهنلف

-p)لة ك ريا اب صلك اب ءلب ل إضوف عنص الا رون إالن وويف إ ءرء اك صهور و ةم type ) اليسلللولا ال صلللة والللل ي لللك الشلللةن اب ءاللل أملللو (n-type ) فهللل أ للللو ملللك

الة للوفو مثللك الديسللد ر م للو أن هنللومه اخل وسلل اليسلل ة ن الن لل ملللون إل لل بعللا الشلل ا ب وفع لك اخلة ل الش يسل الشلعوع اليسلو عةل اخلة ل لة ة لك ا ع وسل أ ل م اء ا مك

علل نشللةو ك لةللل وهلل عاللوريف عللك ه يسللب فع للا ا( ال ه وضلل وه يفال لل) عةلل ماللهبأ فلل ن صللة وذ وعنللهب سلل ص ريللعوع الشلل ل عةلل ابلل اء ريللا اب لل ف دمللك ال للوذ وفيسلل ال

فورملل ةدهللو الث لل و ةلل فللوء إ حت لل اةل رتو للوذ وجتعةهللو فةةلل مه ا لل ءا للك ابللوءيف ابناعث ف ن أم ول ك ة وءيف الشلهبيف لل ل ل رتو وذوعنهب ة وءيف الشهبيف الل ف ن عهبء اة

هلللل ابهللللم م للللو هلللل فلللل ءء أو و لللل الللللل اليسللللو وبعللللهب أمةصللللوأل هلللل ا الللللل للللةم حت لللل

9

ل رتو للوذ اللل واب ال ر لل لة لل اء وابةا لل مللك هلل الطو لل للةم اةسللةدوءيف منلل ة للوءيف اة .الطو ا م لإلل رتو وذ ا يف

:والتأثير الكهروضوئي نوعان

الةنل ال ه وض اخلورء -1

.الةنل ال ه وض الهبا ة -2

اةل رتو للوذ ا لل يف مللك سللطح ابللوءيف إن ولل الةللنل ال ه وضلل اخلللورء يللهب ا اعلو بومةصوأل الد ف وذ وف فا بوبعوءن م و أن ابعوءن فة م بعهبا ا دوت ل لةد ف لوذ طلوق اللل اب ل واعريلع فل ق الانديسل بهبرءل مال يف و لوا مل ن و ل الد فل ن أعةل مللك

جتعةل ةةل ر ملك اليسلطح و ءال الشنك عة اليسطح ابوأل فةةة اكل رتو وذ و موف لوابصللعهب فلل ن اةل رتو للوذ ا لل ريف ( ابهللا ) للوا اسللةخهباا ءهللهب للورء بلل اجليسللم ابللوأل

مللك اجليسللم ابللوأل فصللك إ ابصللعهب و نشللن تلللن ف للور مهلل أمللو عللوه يف الةللنل ال ه وضلل ءن ويلللهب الللهبا ة فنشللوههب أريللاو اب صلللذ لله أن علللهبا الندوت لل اللو أ للك مللك ابعللو

الةلنل عةل ع لش له لك لعلهبء ة لك ملك الد ف لوذ الندلوت ملك اليسلطح والطو ل اب ءلل ءيف الد ف وذ فنشن ةوءو مك اكل رتو وذ واةل رتو وذ و ول م ن و الد ف لوذ اعةل

لة للوءيف ابيسللةع ة فلل ن للوملذ الشللةنوذ ف لل ن لل يف (band gap ) مللك و لل الد لل يف ( .conduction band) طوق الة ص ك ا م

أريللاو م صلللذ للةم فطعلل هم وهلل ( p – n)لنو لل وصللة اخلل للو الش يسلل فة لل ن مللك بللل راذ لهب للل يسللل ال رتو لللوذ ورء للل وسللل ن فةةصلللش ف لللثل الديسلللد ر يسلللب ابطةللل

ل للرتون وا للهب لةديسللد ر لل ملل فا وفيسلل تريف الشللو ب اللل إاليسلل ة ن ول للك ءللهب ءللور

11

-N) بللولن ع اليسللولب هلل ا النلل ع و للهبع (Donor)منةل ال للرتون ة للش بوللل ريف ابو ل type.)

ل رتو لوذ الطا ل اخلورء ل بلهبك ملك إلللل ةلن فه الا رون اةريوب ب راذ أمو ول ل رتو للوذ لة للل ن روابلل ملل ب لل اللل راذ ا للووريف الللو أربعلل أ أن هنللومه لل عللهبء اة

ل رتو وذ ول ء ء ه ا الث ب ف ن ال ريف الشو ا فيسة اك رتمه لنو ف ا وذ ول مك اةول لن للل لن ( acceptor) ال للرتون مللك تريف أ لل ليسللهب هلل الد لل يف وفيسلل بوللل ريف ابيسللة اة

( .p-type)اك وب فه حت ك الشةن

وذ وعنلللهب وبعلللهب ف صللل ك ال صلللةة باعلللله و ة للل ن هنلللومه منط للل ءللل ءا ول للل ملللك الشلللةن ابنط للل وبدعلللك ا لللوا ال ه بلللو ابة للللهب هللل ل لللب - ة للللهب ةويت ال لللرتون سللل ص اللللل

. نةف ف ور مه بو مك اخلة وبولةويل (ل ب –ل رتون إ)المويت ا دصك ه

11

p –n ذات وصلةفكرة عمل الخلية الشمسية يوضح تركيب و شكل

12

N-typeشبه موصلة من نوع تركيب مادة

P-typeشبه موصلة من نوع مادة تركيب

13

:الخاليا الشمسية الصبغية 2-2

اخلل للو الش يسلل الصللان هلل لل ع نة لل إ ه علل اخلل للو الش يسلل ر لل النشللو وهلل و ع ء اكبة ور DSSCs ل و مصنع بوسةخهباا الصانوذ العل وال فع ن بو ةصور

الل الة ن لل لةعللومل اليس يسلل ء افللما اللل ع فلل اخلل للو بومسلل م للو ع للا مللل مللك العة للو الصلدوذ الل لم علك اخلل لو ملك اخلل لو بلو لل النل ع ملك عة ءراس وفطل هل ا والاو ث

الة ةدلل الش يسلل ابصللنع بللوب اء الصللةا أو الة ة هب لل لله للةم فصللن عهو مللك ملل اء منخدللل ل للللو ء افللللما شللللو مللللك للللهب ك ف م للللب و وك فةطةللللب أءهللللميف مع للللهبيف وسللللهة الةصللللن

ء وهل عالوريف لأل ل ءيس وذ و مك موءيف لو أميس هب الة ةلو ا ف ضل عةل اجلهل اب صلة -Fluorineللللل م ةءللللوء ريللللدون مطةلللل أو مصلللل ك مبللللوءيف م صللللة لة ه بللللو مثللللك عللللك

doped Tin Oxide والل فعل ن بو ةصلورFTO فنطل ا ل الة ةلو ا اميسل هبوهلل ابلوءيف اللل ف ل ا بومةصللوأل مريلع الشلل ل مثلك ا لل dyeبطا ل ملك الصللان العلل

ء للل ن علللك عالللوريف لللل م ةءلللوء ريلللدون منطللل ل لللو ف لللك أوراق النالللوذ أملللو الال ول ءللللهب اكل رتوك لللل وف لللل ا اخلل للللو الش يسلللل الصللللان عةلللل فصللللك الةلللل بللللولالف وبلللل

الللل ع دة الللل عةللل أسوسلللهو فع لللك اخلل لللو الش يسللل ابصلللنع ملللك اليسللل ة ن أو اجل ملللو ا وأ لللو فلل ف ا للوا ال هلل لله لل ا اليسلل ة ن بلل ع دة للو فلل ف اكل رتو للوذ الللل

اللل فنللةف الة للور ال هلل أمللو اخلل للو الش يسلل الصللان فلل ن مللوءيف اللل دصللك الشللةن ملك الصلان ريا اب صك يسةخهبا ف لن لك الشلةن ل أن اكل رتو لوذ اللل فةل ف

العلللل وريلللا العلللل ابيسلللةخهبم فصلللك الشلللةنوذ يلللهب عنلللهب ااسلللطح بللل الصلللان .مك ءه أ واليسو ك اب صك مك اكل رتوك اب صك مك ءه

ل للل لللةم ا ةنلللوأل م للل منوسلللا ملللك وءلللهبا ا لللم لللو يفءم للوذ الصلللان العلللل صلللن مس ل ب لهبر ملو ا ل ءم لوذ الصلان العلل ف هنلو لب أن ف ل ن عة ريع اليسو ط اع

14

م للوذ ديسللهو ولةةنةللب عةلل هلل ابشلل ة فلل ن مللوءيف أ بيسلل ن أملل ب ثلل مللك مسللن اجل و للللل فيسلللللةخهبا م نصللللل لللللك ءم لللللوذ الصلللللان العلللللل مصلللللد ف للل للللل اابعوء و

وو ل ا ف هنل( ف ةلو ا أميسل هب ) مك موءيف ريلا م صلة فة ن الةصوم م ابيسةخهبم ف ن ابنص م ااصللة خلة لل ء افللما فلل ن اخلة لل اخلة لل الش يسلل الصللان أمللو الةصلل هبمة ف للهبا لل

أميسلل هب ال صللهب ابطعللم م لل مللك للللل أءللما ر يسلل ااعةلل ءللهب اا لل ء مصللن ع مللك وه الطا ف ض عة ري ي مك ةءويت عة اجلو ب اخلةدل اب صلك لةشل ي ءلهب بولدة ر

يسلو مبوالل ف ل ن عالوريف علك ف م لب ميسلوم TiO2 ا ر مك لو أميس هب الة ةو ا لو أميس هب الة ةو ا عوءيف ة ءم بيس مك مريع الش ل ال ل ما يفسطة

ا اعريع ف ق الانديسل لل ا لب اسلةخهباا ملوءيف يسوسل لةلل فةلهبا ك ميسل وذ ان علل فعل نأميس هب الة ةو ا فن الشل ي ةل ملك ملوءيف يسوسل لةلل هل صل

ا يسوسلل وفعلل ن أ لللو بوجلم للوذ Rutheninm-Polypyridine Dyeسللم بmolecular sensitizer . وبعهب ع ة ل ل الشل ي ال ل ا ةل ا الصلان فة ل ن

ا للل ر للل ملللك ا ةللل ا الصلللان عةللل اليسلللطح و لللهب ارفاطللل ب ابطللل فيسلللو مللل ملللوءيف للللو .أميس هب الة ةو ا

تلن ةم فثا ا ءاع مك ال رتوك اك ء هب عة ري ي م صة عوءيف ملو ف ل ن بعهب مللللك معللللهبن الالفلللل و للللةم فثا لللل الشلللل ية معللللو ا لللله ف لللل ن ابلللل اء الدعوللللل لةللللهبا ك ملللل

ملك الةيسل ( اكل رتوك ل )اسةخهباا موءيف كص ل عةل اا ل ان بنل اليسلو ك اب صلك ملل اء وصلل إك أهنللو لل م مللك اعة وءهللو عةلل ولوبلل. م للب سللهك لةنو لل وهلل ا الرت . لةخللوريت

م ةد بوب ور ل مل اليسل ة ن اخلل لو الش يسل الة ة هب ل اهنلو ك فةطةلب طل اذ فصلن . يسةع ك بش ك ما الطل اموءيف لو أميس هب الة ةو سا ك ابثوا م ةد فعة

15

عنلهبمو فلهب ك مريلع خلل للا ابلوءيف ابندل يف : فهل مولةلويلأمو ف يف ع ك ة ل ء افلما : ف هنللو فصلطهبا بولصلان العللل عةل سلطح لللو أميسل هب الة ةللو ا FTOالطا ل اب صلة

ال رتو لللوذ ملللهبار و فةثلللورالد ف لللوذ الللل ةلللن و للل موف للل لللة ب اسلللط الصلللان العلللل ا لل الة صلل ك مللوءيف لللو أميسلل هب الة ةللو ا اخلورء ل وهلل ا ع للك عةلل نهللو ماوريلل يف

ف هنلللو فنة لللك فاعلللو ل للل ا ة للل لم لللوءيف ف م لللم اكل رتو لللوذ ا للل يف ا للل الة ةلللو ا أميسللل هب للل ن تلللن فلل ن ءم للوذ الصللان العللل ( اا لل ء) اك ةشللور إ الةلل م اب صللك اعلهللو

فعل ا اةل لرتون ابد ل ء ف ل ا بومةصلوأل ل رتون ويهب فد ن لة م إتا مل لةم إفد هب لو يلهب بيسل ع هل ا الةدوعلك ال . إل رتون م مك م مب ال ء ل صاح لللل الة لوفو

الصلان العللل مل ءلم ال لوءا ملك اا لل ء مال يف بوب ور ل مل اللممك اللللةا ةحتلوء إل لرتون يسللةع هب .ملك أن فصللاح ءا ل يف منة ل و ع لك هل ا الةدوعللك عةل منل اخلة لل الش يسل ابةنميسلهب

م مللب ال لل ء الثلللل اةل للرتون ابد لل ء بوك ةشللور اب للو مللك أسللدك اخلة لل لله ءللهب .ل رتون ال وءا مك الهبا يف اخلورء رتوء ال هبا ل اةلاة

16

تركيب الخلية الشمسية الصبغية

17

الصبغيةفكرة عمل الخلية الشمسية شكل يوضح

:مل

.أ ة وا اال رتون ع عك الة ن اامح

.ف هوالن م ضح اا ة وكذ الة ن ااةرق

18

الفصل الثالث

التقنيات المستخدمة -

خطوات العمل -

19

:والمواد الكيميائية المستخدمة لتحضير العيناتاألدوات 3-1

:يثانولاإل -1

وه موءيف ( C2H6O)م مب م و عل نة إ فص ة ال ة ل وذ ص نة اجلم هنللو وبةلل للريللةعوا وعهب لل الةلل ن م للو ا لل يسللةع ك صللنوع العطلل ر وسلل ن اسللةخهبام

.وم لن حتل الطا الا ر ال واسبفن ا واةال عة

وهلللل ( FTO)هلللل عاللللوريف عللللك طلللل ةءوء لللل مطة لللل بللللل :(FTO)الزجااااام الموصاااال-2وف لل ن هلل الطا لل عةلل أ للهب أسللطح ( fluorine doped tin oxide)ا ةصللور

المءللويت العللوء الدو للهبيف مللك هلل الطا لل هلل ف صلل ك الة للور ال ه بللو أمللو اكسللةخهباموذ فةلل وأ لللو لة لللاااءهللميف الاصلل وااءهللميف الللل ول للوذ مثللك ال ثلل مللك اكسللةخهباموذ

.ه م وومةهو ءرءوذ ا اريف العول ( FTO)مو م ا

:الزنك خالت -3

الم لن ب اسلط للذ و لةم فصلن Zn(O2CCH3)2ه عاوريف مةح ص نة ال و ل ضللوف محللا اخلللك عةلل م بلل ن الم للن وللل العهب للهب مللك ااسللةخهباموذ ل للك أسللةخهبام معنللو إ

.الطا الا ر ن م ةص ا عة حتل س

:نترات الزنك -4

ريلللل ك و لللل ن عةلللل Zn(NO3)2 للللل الصلللل ن م مللللب م للللو للللرتاذ اخلورصلللل و يسةخهبا حمة ا اامنو عهب الة ن بة راذ

21

(:Hexamine)الهيكسامين -5

مت اسةخهبام حمة ا اةمنو

(الهيكسامين) العضوية المادةالصيغة الحلقية لجزيئة شكل يوضح

:الماء المقطر-6

.ةال ال واسبااءواذ والع نوذ ةه ابو الصو ال يسةخهبا مك أءك فن ا ورش

:السحاحة أو الماصة -7

و ضلل لرتو وف للو بهب لل ب للهبيف ابللو وهلل أءايف فيسللةخهبا ليسللةب م لل مللك حمةلل ا الالل ريف .حمة ا الا ريف عة الع ن

:المتعددجهاز القياس -8

وتللن ب ضل ( FTO)هل ءهلوة يلهبء لنلو وءل ء الة لور عةل سلطح ال طل المءوء ل ابطة ل فولشل ي و ل طا عة الع ن ف تا مو ل ا يف اجلهلوة لة وومل ة ةل ( Ω)ابوري عة

21

فهلل ا علل أن اب ووملل عول لل وك ف ءللهب ( OL)أمللو وللل عهلل ر ( FTO)منطلل بطا لل ( .FTO)الطا

جهاز القياس المتعددصورة

ضل الع نل ف هلو وكبلهب أن فةة لك العةلب المءوء ل ءرءلوذ ل اريف عةب ةءوء ل ل ل ف -9 .ءرء م 111 يسا و فصك ا عول

.ولة ةوف عة وفةهو ا إ مك م ونمل وفيسةخهبا لن ك الع ن -11

.منوء ك وص لةن ا الع نوذ -11

22

:لتحضير العينات األجهزة المستخدمة3-2

ultrasonic)جهاااااز التنبياااا بواسااااطة الموجااااات فااااوق الصااااوتية -1cleaner)

يسلةخهبا اب ءلوذ فل ق ءهوة فن اوه ( sonicator)و ولاو مو شور إل بولعوم الصلل ف ل يسلل فعوللل مللك ءون حمةلل ا الةن للا فهلل فعللمة مللك فللنل ا ةلل ا ابنوسللب الل ا

وف ا اب ءوذ ف ق ذ هبا فن ا ا ه اذ واليسوعوالن لةن دهو وه مث ا فيسةخ .الع ن الص ف وذ بة ل هب م ءوذ فلو ط مةةول ل فم ك اب اء العول وال واسب مك

المستخدم في التجربة جهاز الموجات فوق الصوتيةصورة

23

(hot plate with stirrer) التسخين مع التحريكجهاز -2

لةة ن ا ة ا واتاب ابوءيف اب اء حت هو لةةيسخ وم لن ه ءهوة يسةخهبا . و ةطهو و ك الةة م بولهبوران ايسب مو فيسةهبع ا وء

التسخين مع التحريكجهاز

( :programmable hotplate) جهاز -3

و لل ا ب ع دلل الةيسللخ وأ لللو مةصللك ب للهبيف الللةة م مللك لاللو للك حتهب للهب ءرءلل ا لل اريف عنلهب الةيسلخ وأ للو يسلةط ة لوءيف ءرءل ا ل اريف يسلب ابطة ب وم لن الممك الل لا

. ابطة

24

:لكتروني حساس إميزان -4

يسةخهبا أ وةن اب ماوذ لةةل حمة ا الا ريف واةمنو

مان إل رتو ص ريف اب

:العيناتلتسخين يفرن كهربائ -5

المستخدم كهربائيالفرن صورة ال

25

:حاسالمجهر اإللكتروني الم3-3

ضل ملك الصد ال يس اب ميف ه ا الن ع مك ا وه أ فيسلةخهبا ف ل ممل ن إاكل رتو لللوذ لة يسلللح الع نللل أ أن اةل رتو لللوذ فةةللل مه لألملللوا واخلةلللا موسلللة

الع نلللل فةيسللللاب ع للللل اكل رتو للللوذ طةللللش عةلللل هلللل ن أسللللطح الع نلللل م للللو و ضللللللح . و ك اسللللللةخهبامهو ك ةللللللويت الصلللللل ريفالثو لللللل اكل رتو للللللوذ بوكل رتو للللللوذ

ةل عةل ااءواذ ابنة ل عريلع الش ك العوا لة ه اةل رتو ابوسلح له ياكل رتو وذ وابيسةع ة بيسح الع ن اب اء فةصهو ه اب وذ فة ثك مهبفع اةل رتو وذ والعهبسوذ اةل رتو فةة ثك العهبسوذ اب ثدل للل رتو لوذ والل

عل ف ا بة ك مم ض ءهبا مك مريلع اةل رتو لوذ صلك ال طل ا ل لا و مرت و لون إ ه العهبسلوذ ه عل ملك ابةدلوذ 5ابيسح اةل رتو ايل

مل ءا لل يف فةيسلاب ءعللك الشلعوع يسللح الع نلل ( Deflecting coils) فلا ور وهلل ا يسلللهك ع ة لل اللللةة م ميسللح ءلللم معللل مللك الع نللل وف للهب معلللهبا وعلللهبء

الع نلل م للونم مدلل غ ومللو أمللو طلل ص ابيسللح لةيسللنة رت ال ا للهب وع لل ء ا هلل ابيسللو .ع ن فة ءهب عنهب وع ع ء ا ه ومةة وف مك أءهميف حت ن وإمول ال

ملللك الع نللل هللل ة للل اكريلللعوع الللل ( emitted)اكل رتو لللوذ الثو للل ابنطة للل صلةهو ملك مريللع اكل رتو لوذ الصللوءريف ملك مهبفعل اكل رتو للوذ وهل اةل رتو للوذ

نللةف عنهلللو للوا الع نللل للةم ف للل ك اخل للوا مبيسلللوعهبيف ءهللوة يسللل الثو لل سللل ن هلل ا ا لل ة لل ن مللك دلل فللوراءا وهلل عاللوريف عللك مللن ( collector)ا لل

26

مهللم ةلل بشللا معهب لل فةعللب ءورا وفنطللريللةن مه بو لل م ءالل وتمعللهب فن م م ور اكل رتو وذ

اةل رتو ابوسحري ك ضح ف م ب ا ه

27

اكل رتو للوذ ابناث لل عللك الع نلل فن لل اجتللو دلل فللوراءا و للرتق بعللا منهللو للل ةف ءللل هللل اكل رتو لللوذ ب سلللو ف لالشلللا ابعهب للل و ءا لللك هللل ا ال دللل

والللل بلللهبور ( scintillator)م ءاللل عول للل ب جتلللو مءايف فعللل ن بوجلهلللوة ال ملللو إ ملللوعا نلل و للوذ إ ضلل م لل هلل ا الللل ل رت يلل ا الطو لل ا م لل لل

.ريع أ ا ب ابها أض وال بهبور ي ل إ ف ور مه بو يسةع ك للا

أ ا للةلن مثوفلل اكل رتو للوذ الثو لل ابناث لل عللك الع نلل هلل مةنلل ب للش تلن اجلم مك الع ن عة ريوري الدةل وعةل هل ا فل ن اخل لوا ةشل ك ملك طل إ طلل ومللك لل إ لل م للو هلل ا وللل عة لل للوا ريوريلل الةةدللوة هلل ا

ك فص عة أل ام وأفلا يسوس اخل وا ك رؤ ة ماوري يف عة الشوري أو

ا هل ابوسلح عةل علهبيف ع املك ( resolving power) الةا ل فعة لهب لهبريف منهللللو للللم طلللل مريللللع اكل رتو للللوذ اللللل يسللللح الع نلللل وملللل لن ا علللل الع نلللل

اكل رتو لللوذ وسللل ع ابيسلللح وعلللهبء ابدة صللل والط للل الللل فةلللهبا ك ف هلللو مريلللع بة لل ن وعةلل الع لل ا فلل ن للهبريف الةا لل هلل ا للوه فصللك إ طلل ص اخل للوا ا

و مرت ا ول اجل هبيف وابنوسا و ا ف ن صو ا ه اةل رتو ابوسح 15ختةةا مث ا عك ا ه اةل رتو الندوت فو ه الندوت ةلوة ب ل يف فا ل عول ل وبل لن

اخلة الهب وم لن ف م لب بعلا ال و نلوذ فه ءهوة صوحل لهبراس الرتام با الهب ل ملك ف وسلوذ وب رت لو و هلو ول لك لب أن ف ل ن طوعلوذ الع نل ر للل ءلللهبا هللل ال طوعلللوذ ال للل ملللك الصلللع ب مب لللون ا صللل ا منهلللو عةللل صللل ر

لع نلوذ للل اابعوء بو ه ابوسلح لل لن فلو ه ابوسلح نوسلب ءراسل أسلطح ا

28

الصللةا ملل اعطللو بعللا ابعة مللوذ الايسلل ط عللك ف م اهللو الللهبا ة لل ا ان ع لل ء كبلللهب أن ف للل ن الع نللل ابللل اء فةصلللهو ءوفللل وبعلللهب ع ة للل ا هللل مدللل غ وملللو ف للل

الع نل ابل اء فةصلهو بطا ل ر ل كبهب مك فنط فثا وجتد ا الع ن بن نل هل ا النللن ف ل ن ريلةنوذ مه بو ل . أو الل هب مك موءيف م صلة ملول ب ن

وارفدوع ءرء اريف الع ن لا ع ة وذ الدة فةم ع ة فنط سطح الع ن .وض ا مةنوس ور مك موءيف الةنة ا ءهوة فاخ مد غ ل ةيسى

م للو أن هنللومه بعللا اك ة و للوذ ال اءللب افاوعهللو لةةللل ع نللوذ ا هلل ابوسللح ال اءلللب افاوعهلللو هللل فن لللا الع نللل وأ للللو ملللك اك ة و لللوذ ومنهلللو لللم الع نللل

بش ك ء هب و ك اسةخهباا بعا ابن دوذ مثك ا لةن لا ابل اء العول ل ن لوا وأ ل ا فعل مة ل عة ص ريف واضة وء لهبيف فلبلهب ملك الةثا ل بولةةص ا

ه موسح أ أ ال ك ل ا بةصل الع نل مل يف وا لهبيف وإمنلو ل ا برتم لم ريلعوع هاةل رتو للوذ عةلل ب علل صللن يف مللك الع نلل و ةللة صلل ر و جم نة للك إ طلل هللووريف

فو ه ك يصك عة ص ريف الع ن بنم ةهو وإمنلو ةة طهلو. و ةة طهو وه ا مةةوبعو طلل فةلل الن طلل وبلل لن للك فعللهب ك اكضللو يف أو ة للوءيف ةمللك الة للوص طلل ضللع د اكضللو يف وعللك للش ب للومف وسلل جت لل الن للوص ابصلل ريف لة لل ك الصلل ريف النهو لل

.ال ومة لةع ن عة ريوري ا وس

29

هتوضح المجهر وملحقاتالتالية الصورة

(عاهباهلل لة ن النو جبومع ابةن سع ءص ريف لة ه ابوسح معههب ابةن )

31

:المحاكي الشمسي وقياسات الكفاءة3-4

:و ءهب ال م ل ك مك vو I ه ءهوة سم العل موب

Voc ءههب الهبا يف ابدة (V)

FF معومك اةمةل

Isc ف ور الهبا يف ابنة(A )

Pin ال هبريف الهبا ة(Watt )

:ال م ك يسو مدو يف اخلة الش يس الصان مك ال و نومك لا

ا وم الش يس

31

نبام قياسات ديناميكية اإللكترونات في الخلية الشمسية3-5

:هو نبام يعمل على

. ول الهبا يف ابدة ةل رتوك يسو ةمك الةةوا اال رتون م ا (1

مك لا اليسةن النو ول FTOوأ لو يسو ةمك أ ة وا اال رتون ا (2 .الهبا يف ابنة

قياسات ديناميكية اإللكترونات نبام

32

:خطوات العمل 3-6

:النانوية ( ZnO)طرق تحضير أسالك أكسيد الزنك 3-6-1

:FTOزجام الا تنبي

ملللك أهلللم اخلطللل اذ لةةصللل ا عةللل ةلللو ف ء لللهبيف و للل بعلللهبيف FTOفن لللا ةءلللويت اللللل عةللل : ط اذ

ءوذ فل ق ءهوة ابسةخهباا ب ابيسةخهبم بوبو والصوب ن المءويت ا بةن ا -1 .ء و ش 11الص ف بهبيف

.سةخهباا ابو ةةال ع الش الصوب ن ابةا بعهب الةن ا ا بنيسك المءويت ب -2 ءلللوذ فللل ق ءهلللوة ابسلللةخهباا ب بوة ثلللو اابيسلللةخهبم المءلللويت للل ا بةن لللا -3

.ء و ش 11الص ف بهبيف .مك وة الن رتوء فنش ا المءويت بوسةخهباا الة ور -4

:تحضير محلول البذرة 3-6-2

.ل رتو ة اب مان اةعالم ن لذ ء اا مك 12122م ا ب ةنأوك -1 .ءا للك عةالل ةءوء لل سللو ك اك ثلو ا مللك مللك 11الم لن لللذ لةم فلل و ب -2

.م كر 1211وبولةويل صك عة حمة ا الطا الا ر مب كر فيسوو

تحضير الطبقة البذرية 3-6-3

.FTOع نوذ مك الل 8مت فن ا وجته م -1

33

ةوملهب علك لش ءهلوة )عةل ال ءل اب صلك لة ه بلو FTOاللةءويت طع ل -2 (.ابةعهبءال و

اجللللم الللل للللك لللةم اسلللةخهبام ةمنلللو ااسللللمه لللةم وضللل ريللل كصلللش عةللل -3 .النو

ملللك حمةللل ا الاللل ريف ملللو ولرت 21 للل اليسلللةو أو ابوصللل ليسلللةب م يسلللةخهبا -4 .منط من ااسلمهو ا بة ط عة

.جتا ىتء و ش 11 فرتمه الع ن بهبيف -5 .أرب م اذ 5-4 ةم ف ار اخلط ف -6ءرءل 351 ل اريف ءرءل يف صا سوع عنهب ةم إةال اللصش وفيسخ الع ن بهب -7

.م 351و طللل يف الةيسلللخ عنلللهب ( أربللل مللل اذ) لللةم ف للل ار طللل اذ الة طللل أعلللل -8

.ءرء م ب يف لو

:تحضير محلول االنماء 3-6-4

.موءيف اا يسوم وم لن ل م مب رتاذ الم ن -1ءلل اا مللك 127221ءلل اا وم لل 12326 ن لل م لل مللك للرتاذ الم للن للهبرهو -2

وبولةللويل لل ن لللهب نو حمةلل ا . مللك مللك ابللو اب طلل 281اا يسللوم و لللعهو .م كر 12125إمنو مةيسوو اب كر لنرتاذ الم ن واا يسوم و هبرهو

عةل ءهلوة ابننلو ل و لل حمةل ا اةمنلو ا ب ض ابننو ل ءا ك ا ة ا -3 للىتءوريف الهب لل 811 اللو عةلل ا لل ار ل لل ا بةة لل و ةطلل و لللاط ف

. رتاذ الم ن واا يسوم هب إتابةه و ةنمهب أن

34

.اكن ك أن ا بنن حمة ا اامنو ءوهم لألسةخهباا -4

إنماء األسالك النانوية 3-6-5

.ع نوذ مةطوب مك ااسلمه النو 8مت حتل -1 أربل ع نلوذ 8ال علهبءهو الا ر المءوء ا ة عة الطا ل الع نوذ -2

العةب عة منو حمة ا اة جم ةم ف ة ع نة حت اعةب ةءوء ا ه مك عة .وذمومك الع ن ا ه نط حمة ا اةمنو اارب المءوء

ةم مل أن ن ال ء اب صك لةع ن مة ءهو إ ااسلدك عنلهب وضل الع نل -3 .ابل سةخهباا العةا المءوء بو

عنهب الد ن بهبيف سوعة ووضعهو العةب المءوء ال ف هو الع نوذ ةم إ لق -4 .ءرء م 95ءرء

بوسلةخهباا بوسةخهباا ابة لوص وفن دهلوالع نوذ مك الد ن ةم إ ايتبعهب سوعة -5 .ابو اب ط

المعالجة الحرارية لألسالك النانوية 3-6-6

ءرءلل م لل 411 311 211 111: ع نللوذ عنللهب ءرءللوذ لل اريف تةةدلل 4مت فيسللخ .بهبيف صا سوع ل ك منهو

35

تصنيع الخاليا الشمسية باستخدام األسالك النانوية المعالجة حراريا 3-6-7

مت اسللةخهباا حمةلل ا صللان . حمةلل ا الصللان النو لل للةم وضلل ع نللوذ ااسلللمه -1N719 اسلة وضل الع نلوذ . م كر 4-11 × 5هو اة ثو ا مب كر هبر

.حمة ا الصان بهبيف سوع مومة . ةم إ ايت الع نوذ مك حمة ا الصان وفن دهو بوة ثو ا مك الع الش -2مل (H2PTCl6) ةم إتاب ا ا العلل الل ي لك الصل ن ال و ل -3

.اة ثو ا وب لن يسةط ال ا بنن حمة ا الالف ن ا ءوهم لألسةخهبااملللك لة طللل ا للل الالف ن للل ا عةللل /مللل ا 2مت اسلللةخهباا حمةللل ا الالف ن للل ا برتم لللم -4

جم مت فيسلخ نهو بلهبيف صلا سلوع عنلهب ءرءل ل اريف . أ ل FTO طع ةءلويت .ءرء م 411

رتوك لل عةلل ااسلللمه جم وضلل ال ءلل م لل ولرت مللك حمةلل ا اةل 5 للةم وضلل -5اب صللللك ل طللللب الالف ن لللل ا عةلللل ااسلللللمه النو لللل وإ دواللللو ب اسللللط مة ايسللللوذ

.وبولةويل فصاح اخلة الش يس ءوهميف لل ةاور. هب هب

36

لرابعال الفص

نتائجال -

الخاتمة -

التوصيات-

37

دراسة التراكيب النانوية باستخدام المجهر اإللكتروني الماسح4-1

ومت ا ص ا عة هو عك ش ا ه ااري وا الةول ف ضح ااسلمه النو اميس هب الم ن .ابوسح

(م يف 75000الة ا )

38

(م يف 50000الة ا )

39

)م يف 15000الة ا )

41

:المجهر الماسح من نتائج 4-2

(a قطر األسالك النانوية:

(. و مرت31-21)مك لا الص ر ةلح أن ط ااسلمه النو رتاوم مو ب

(b طول األسالك النانوية:

(. و مرت311)م و أن ا ااسلمه النو ايل

(c الشكل السداسي:

لللن لةرتم للب الاةلل ر اميسلل هب ت ل للم مللك أريلل وا ااسلللمه النو لل أهنللو سهباسلل و ءلل الم ن

41

:نتائج الخاليا الشمسية4-3

ااري وا الةول ف ضح العل ب الة ور واجلههب وعك ش ا وم الش يس لك أن ءلهب .411 311 211 111 وسوذ اخلل و الش يس عنهب معوجلوذ ار تةةد

درجة مئوية111عند احراريالجهد للعينة المعالجة -منحنى التيار

42

درجة مئوية211الجهد للعينة المعالجة حراريا عند -منحنى التيار

43

درجة مئوية311الجهد للعينة المعالجة حراريا عند -منحنى التيار

44

درجة مئوية411الجهد للعينة المعالجة حراريا عند -منحنى التيار

45

قياسات خصائص الخاليا الشمسية

ءرء اريف

ابعوجل ا ار

Voc V

ءههب الهبا يف ابدة

Isc (µA) ف ور

الهبا يف ابنة

FF معومك اةمةل

Pmax (uW) ال هبريف ال ص

100 0.522 236.7 0.434 53.57

200 0.511 257.2 0.398 52.3

300 0.542 376.6 0.448 91.54

400 0.511 309.2 0.419 66.17

:مالحبة

من خالل القياسات ألربع عينات عند درجات حرارة مختلفة يتضح لنا أن المعالجة .درجة مئوية تعطي أفضل كفاءة للخلية الشمسية 033الحرارية عند

46

:نتائج قياسات ديناميكية اإللكترونات4-4

: ضح الةويل الش ك

عة اخلة الش يس أمو( الة مر)اليسو ط الة ن اامح ثك الشهبيف ااريعوع

. ب اخلة اجلههبف ق الة ن ااس ء فه ثك

-0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3

Pho

tovo

ltage

Time (ms)

..في حالة الدائرة المفتوحة نستطيع حساب زمن االلتحام مع اإللكترواليت -1

من FTOفي حالة الدائرة المغلقة نستطيع حساب زمن انتقال اإللكترون الى -2 .خالل السلك

ال -0 سَبَب فقدان يجب أن يكون زمن االنتقال أسرع من زمن االلتحام وا ..اإللكترونات

47

نتائج قياسات ديناميكية اإللكترونات4-5

.اللون االزرق يمثل زمن التحام األلكترون مع اإللكترواليت

.اللون األحمر يمثل زمن أنتقال األلكترون عبر السلك النانوي

48

للعمل المستقبلي التوصيات

وتوزيع األسالك التحكم في سمك وطول .النانوية

استخدام األسالك النانوية في تطبيقات أخرى . مثل الكشف عن الغازات

49

الخاتمة

بفضل من اهلل ومنته تم إنجاز هذا البحث العلمي ستفدت من امحمد الدريبي الذي /ثم بدعم الدكتور

وكل من ساعدني في , خبراته وتوجيهاته النافعةراجيًا من اهلل أن يعود بالنفع لي , إتمام هذا البحث

.. واهلل الموفق, ولكل من اطلع عليه

51

المراجع

http://navbharat.co.in/clients (ترجمة وصرف)تطبيقات أكسيد الزنك*

www.hazemsakeek.com مقال للدكتور حازم سكيك عن الخاليا الشمسية الصبغية *

.البسامعبداهلل / كتاب الطاقة الجديدة والمتجددة أنواعها ومصادرها المؤلف الدكتور*

عبدالعزيز /والدكتور .محمد صالح خليفة/قنياتها المؤلف الدكتوركتاب المجاهر األلكترونية وت* .عبدالرحمن الصالح