تهيه و ارزيابي خواص نوري لايه نازك نانوكامپوزيت PVA/CdS با استفاده از روش الكتروريسي

Preparation, characterization and optical properties of PVA/CdS nanocomposite thin films obtained by electrospinning method

لايه نازك نانوكامپوزيت PVA/CdS در نسبت هاي مختلف با استفاده از روش الكتروريسي تهيه شد. بدين منظور ابتدا نانوذرات CdS با استفاده از نيترات كادميم و سولفيد سديم با روشي ساده و كم هزينه توليد شد. سپس نانوكامپوزيت هاي PVA/CdS به نسبت هاي مختلف از نانوذراتCdS (50 و40 ،30 ،20) به روش الكتروريسي تهيه و مورد ارزيابي قرار گرفتند. گونه شناسي و ريزساختار نانوكامپوزيت ها با استفاده از آزمون هاي طيف سنجي پراش پرتو ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي گرديد. نتايج بدست آمده تشكيل نانوذرات CdS با فاز كريستالي در ماتريس پليمري PVA و همچنين پوشش موفقيت آميز نانوذرات مذكور توسط مولكول هاي پلي وينيل الكل را نشان مي دهد. بعلاوه فعاليت نوري شبكه ها با دستگاه اندازه گيري طيف بازتاب پخشي (DRS) بررسي شد. با توجه به جابجايي شكاف انرژي نوري، اندازه ذرات با استفاده از روش تقريب جرم موثر محاسبه گرديد و با نتايج حاصل از XRD براي نمونه هاي 50:50 و 80:20 مطابقت داشت. نتايج نشان داد كه لايه تهيه شده با نسبت 50:50، به دليل فاز بلوري، شكاف انرژي مطلوب و انتقال نوري بالا قابليت استفاده در سلول هاي خورشيدي را به عنوان نيمه هادي نوع n دارا مي باشد.

PVA/CdS nanocomposite thin films were prepared via electrospinning method at different ratio. Firstly, CdS nanoparticles were synthesized using cadmium nitrate (Cd (NO3)2) and sodium sulphide (Na2S) in a simple and economical way. Then, PVA/CdS nanocomposite were prepared at different CdS nanoparticles ratio (20, 30, 40 and 50) using electrospinning method. The morphology and structure of nanocomposites were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated the formation of CdS nanoparticles with crystalline phase in the PVA matrix and proved that nanoparticles were successfully coated by polyvinyl alcohol molecules. Furthermore, the optical properties were analyzed by diffuse reflectance spectroscopy (DRS). From the shift in optical band gap, particle sizes were calculated using effective mass approximation (EMA) method which were in agreement with the results obtained from XRD observation for 50:50 and 80:20 samples. The film prepared at 50:50 ratio was found to be suitable for application in solar cells as a window layer due to the crystalline phase, favorable band gap and higher optical transmittance.