Abstract
تضمنت هذه الرسالة دراسات حاسوبية وتجريبية لبعض الأصباغ العضوية وتطبيقاتها في مجال الخلايا الشمسية الصبغية والتي نأمل أن تُشجع على دعم الطاقة النظيفة المتجددة خصوصاً في المملكة العربية السعودية وذلك بفضل موقعها المميز في نطاق الحزام الشمسي العالمي. تم في هذه الدراسة تحضير ثلاث مركبات من مشتقات الهيدرازون: وهي على النحو التالي_x000D_
(dye-1,dye-2,dye-3). و تم توصيف الصبغات المحضرة باستخدام أجهزة الطيف المختلفة مثل مطيافية الأشعة تحت الحمراء وأطياف الأشعة المرئية وفوق البنفسجية ومطيافية الرنين المغناطيسي النووي. ولتعيين الخيار الأنسب للخلايا الشمسية الصبغية (DSSCs) من الصبغات المحضرة ولغرض الوصول لأعلى كفاءة ولتحسينها تم عمل دراسات نظرية لهذه المركبات وتشمل هذه الدراسات دراسة التركيب الإلكتروني لمعرفة أفضل الأشكال الهندسية لهذه المركبات في الحالة الغازية وفي المحاليل .ومعرفة الهيئة الأكثر استقراراً وتم حساب الأفلاك الجزيئية في الحالة الدنيا والحالة المثارة كما تم حساب الطاقة الكلية ومعاملات المدارات الجزيئية وفجوة الطاقة وكذلك تم دراسة خرائط كثافة الشحنة على هذه المركبات باستخدام أعلى مدار ممتلئ (HOMO) وكذلك أقل مدار فارغ (LUMO)، كذلك تمت دراسة كل من أطياف الامتصاص ومطابقة البيانات التجريبية و كفاءة اقتناص الضوء باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية المعتمدة على الزمن (TD- DFT). ولوحظ توزع الشحنة على كافة الجزيء لكل من أعلى مدار ممتلئ وأقل مدار فارغ في حين أن طاقة أقل مدار فارغ أعلى من طاقة الحزمة التوصيلية لأكسيد المعدن مما يسهل عملية تدفق الإلكترونات وزيادة نسبة الكفاءة لهذه المركبات وكانت قيم فجوة الطاقة صغيرة وكل هذه العوامل تجعل المركبات أكثر فعالية في تحسين كفاءة الخلايا الشمسية. كما تم تحضير جزئيات متناهية الصغر(بتقنيات النانو) بواسطة طريقة solvothermal المحسنة وذلك باستخدام خلات الزنك وعوامل ترسيب مختلفة مثل ثلاثي إيثيل أمين و ثنائي إيثيل أمين عند درجة حرارة80 درجة مئوية. كماجرى توصيف أكاسيد الزنك بواسطة مطيافية الأشعة تحت الحمراء وتقنية حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني النافذ والنافذ عالي الدقة ومطيافية المسح الإلكتروني و أظهرت النتائج التأثير الكبير لعوامل الترسيب على كلاً من مورفولوجية وحجم البلورات لأكاسيد الزنك المحضرة، ولوحظ زيادة في قيم فجوة الطاقة البصرية للجزيئات متناهية الصغر(بتقنيات النانو) من أكسيد الزنك من 2.9 إلى 3.0 فولت مع النقصان في حجم جسيم أكسيد الزنك. وفق لماسبق من النتائج ،فقدجرى توظيف ثاني أكسيد التيتانيوم (commercial) وأكسيد الزنك كقطب عامل في الخلية الشمسية الصبغية لدراسة أداء الألواح الضوئية باستخدام الأصباغ المحضرة. أخيراً تم تصنيع خلايا شمسية صبغية، و تم تقدير كفاءة تحويل الخلية الشمسية المعدة باستخدام جهاز الالكتروميتر وقد تم تسجيل أعلى كفاءة للخليه الشمسية معdye-3 حيث بلغت (%2.61) وذلك باستخدام commercial TiO2 في حين بلغت (%0.055) مع ZnO-1.
