الرقيقة كأقطاب فوتوكهروكيميائية: التحضير CdS أفلام بالجمع بين الترسيب الكيميائي والكهروكيميائي

تم تحضير أفلام CdS الرقيقة النانوية على شرائح من الزجاج الموصل (FTO/coated) باستخدام طرق مختلفة منها الترسيب الكهروكيميائي (EC) والترسيب الكيميائي (CBD) ثم طريقة الجمع بين الطريقتين سابقتي الذكر، حيث يتم استخدام الطريقة الأخيرة للمرة الأولى في عملية التحضير. كما تم دراسة خصائص الأفلام المحضرة باستخدام طرق مختلفة منها أطياف انحراف أشعة إكس (X-Ray diffraction) وأطياف الامتصاص (electronic absorption spectra) وأطياف الوميض (PL spectra) والمجهر الالكتروني الماسح (SEM). أظهرت نتائج التصوير بواسطة المجهر الالكتروني الماسح صورا مختلفة للأفلام المحضرة. بينما أثبتت اطياف الامتصاص انه لا يوجد اختلاف كبير بين الافلام المحضرة. أما أطياف الوميض فقد أظهرت أنماطا متماثلة للأفلام المحضرة بالطرق المختلفة. لقد تم دراسة خصائص كافة الأفلام المحضرة في تحويل الضوء الى كهرباء بالطريقة الفوتوكهروكيميائية، وقد بنيت هذه الدراسة على أساس قياس عدة عوامل مثل منحنيات كثافة تيار الظلمة ((dark current density مقابل الجهد، منحنيات كثافة تيار الإضاءة (photo current density) مقابل الجهد، كثافة تيارات الدارة القصيرة (short circuit current density)، جهد الدارة المفتوح (open circuit voltage)، كفاءة الخلية في تحويل الضوء إلى كهرباء (conversion efficiency). وتمت هذه الدراسات بالتوازي مع دراسة نتائج التصوير بواسطة الماسح الميكروسكوبي الإلكتروني (scanning electron microscopy) ومطياف اشعة اكس للأفلام المحضرة. هذا وقد أظهرت الدراسة الفوتوكهروكيميائية للأفلام المحضرة بالطرق المختلفة سلوكا ومسارات مختلفة، حيث وجد أن الخلية الفوتوكهروكيميائية للأفلام المحضرة بطريقة الجمع أعلى كفاءة من خلية الأفلام المحضرة بطريقة الترسيب الكهروكيميائي، وأقل من خلية الأفلام المحضرة بطريقة الترسيب الكيميائي. وقد حققت الافلام المحضرة بطريقة الجمع أكثر ثباتية في مقاومة التحطم الضوئي مع الزمن مقارنة بنظيرتيها المحضرتين بطريقة الترسيب الكيميائي والترسيب الكهروكيميائي. علاوة على ما سبق، تم دراسة تأثير الشيٍ (التسخين) عند درجة حرارة 250 مئوية وعملية التبريد البطئ على خصائص الأفلام المحضرة، وقد وجد أن الأفلام المشوية أفضل كفاءة في تحويل الضوء إلى كهرباء مقارنة بنظائرها غير المشوية. في حين أظهرت نتائج التصوير بواسطة المجهر الالكتروني الماسح أن عملية الشي قد زادت حجم حبيبات كبريتيد الكادميوم (nano-particles) للأفلام المحضرة. أما نتائج انحراف أشعة إكس فقد أظهرت أن عملية الشي تقلل من حجم البلورية للافلام الكهروكيميائية وتزيد من حجم البلورية للافلام المرسبة كيميائيا و الافلام المحضرة بطريقة الجمع. أما نتائج أطياف الامتصاص وقياس الوميض فقد أظهرت عدم تأثر طول موجة الامتصاص أوالانبعاث الافلام بعملية الشي على االترتيب. على صعيد آخر، وجد أن الشي قد حسن منحنيات تيار الإضاءة مقابل الجهد لأفلام كبريتيد الكادميوم الرقيقة المحضرة بطريقة الجمع في الأنظمة الفوتوكهروكيميائية بطريقة أفضل مقارنة بنظيرتيها المحضرتين بطريقة الترسيب الكيميائي والكهروكيميائي حيث وجد أن الخلية الفوتوكهروكيميائية للأفلام المشوية المحضرة بطريقة الجمع أفضل كفاءة في تحويل الضوء إلى كهرباء مقارنة بنظيرتيها المحضرتين بطريقة الترسيب الكيميائي والكهروكيميائي وأكثر ثباتية في مقاومة التحطم الضوئي مع الزمن.