تحسين الخواص الفوتوكهروكيميائية لافلام CuS الرقيقة المحضرة بطريقة الترسيب الكهربائي: دراسة اثر سرعة التبريد والطلاء بمواد مركبة فعالة

تم استخدام طريقة الترسيب الكهربائي (electrodeposition) في تحضير افلام CuS الرقيقة على شرائح الزجاج الموصل FTO\ glass) )، لاستخدامها في تحويل الطاقة الشمسية الى كهرباء. من اجل تحقيق هذا الهدف تم دراسة عدة عوامل منها: زمن الترسيب، درجة التسخين (الشيّ)، وطريقة التبريد. ونظرا لعدم ثباتية افلام CuS، ولسرعة تأكسدها في الهواء الجوي وتآكلها تحت الظروف الفوتوكهروكيميائية , حيث ان التسخين (الشّي) لوحده فشل في حماية الافلام من التآكل تحت الظروف الفوتوكهروكيميائية، الامر الذي استلزم استخدام طريقة اكثر فعالية وهي تغطية افلام CuS بطبقة من مركبات البورفورينات وبوليمر البولي ايثيلين (MnP-PE)، وقد استخدمت هذه الطريقة هنا لاول مرة في افلام CuS. كما تم دراسة الافلام المحضرة باستخدام طرق مختلفة منها: اطياف الامتصاص (electronic absorption spectra)، اطياف الوميض (PL spectra) و (AFM). لقد تم دراسة خصائص كافة الافلام المحضرة في تحويل الضوء الى كهرباء بالطريقة الفوتوكهروكيميائية، وقد اعتمدت هذه الدراسة على اساس قياس عدة عوامل مثل: منحنيات كثافة تيار الظلمة (dark J-V plots) مقابل الجهد، منحنيات كثافة تيار الاضاءة (Photo J-V plots) مقابل الجهد, كثافة تيار الدارة القصيرة (Jsc), جهد الدارة المفتوح (Voc)، وكفاءة الخلية في تحويل الضوء الى كهرباء (Percentage conversion efficiency). لوحظ ان زمن الترسيب لمدة (15 min) يعطي افضل كفاءة في تحويل الضوء الى كهرباء مقارنة بالأوقات الاخرى. كما ان الافلام المشوية على درجة حرارة (250oC) متبوعة بالتبريد السريع ومغطاة بطبقة (MnP-PE) اعطت افضل كفاءة في تحويل الضوء الى كهرباء مقارنة بنظائرها المشوية على درجات حرارة اخرى. كذلك تم دراسة زمن التسخين (الشيّ) على افلام CuS المحضرة لمدة (15 min) والمشوية على درجة حرارة (250oC) لازمان مختلفة (1, 2 &3 hrs) وقد وجد ان زمن التسخين لمدة (2 hrs) هو الافضل من حيث تأثيره على كفاءة الخلية في تحويل الضوء الى كهرباء مقارنة بالأوقات الاخرى. تم استخدام نوعين من ازواج التأكسد والاختزال باستخدام مذيب عضوي (acetonitrile) (I2/KI & Fe(CP)2 /Fe(CP)2PF6 )، وقد وجد ان Fe (CP)2 /Fe(CP)2PF6 افضل من نظيره في كفاءته لتحويل الضوء الى كهرباء، كما استخدم ايضا عدة انواع من ازواج التأكسد والاختزال في الماء FeCl2/FeCl3, NaOH/S-2/Sx-2, K3Fe (CN)6/K4Fe(CN)6/ LiClO4, I2/KI وقد وجد ان FeCl2/FeCl3 افضل كفاءة في تحويل الضوء الى كهرباء من نظائره الاخرى. اكدت هذه الدراسة ولأول مرة ان افلام CuS ذات الثباتية المنخفضة والتي لا يمكن استخدامها في عمليات تحويل الضوء الى كهرباء في المحاليل المائية، يمكن اجراء تعديلات جوهرية على ثباتيتها اذا ما تم شيّها على درجات حرارة مناسبة، ومن ثم طلاؤها بطبقة (MnP-PE).