در این پروژه، فیلم های کبالت سیاه بر روی زیرلایه های برنج، مس، استیل و نیکل براق به روش الکتروپلیتینگ تهیه شدند. پارامترهای مختلفی نظیر دما، چگالی جریان، زمان لایه نشانی و ترکیب بندی محلول الکترولیت مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق سولفات کبالت به عنوان منبع اصلی یون ها، نیترات کبالت عامل سیاهی، کلرید کبالت برای بهبود رسانایی و اسید بوریک برای تنظیم ph استفاده شده است. تاثیر تغییر زیرلایه و رفتار گرمایی بر روی خواص ساختاری و اپتیکی لایه ها مطالعه شد. و خواص ساختاری لایه ها توسط دستگاه های xrd و sem بررسی شده است. همچنین خواص اپتیکی لایه ها در ناحیه ی نور مرئی با دستگاههای spectrophotometer و در ناحیه ی ir با دستگاه ftir مورد بررسی قرار گرفته است. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی برای نمونه کبالت سیاه بر روی انواع زیرلایه های فلزی مختلف ساختاری متخلخل نشان داد. در طیف پراش پرتو x برای نمونه کبالت بر روی زیرلایه برنج قبل از رفتار گرمایی هیچ پیکی از اکسید کبالت مشاهده نشد، ولی بعد از فرآیند انیلینگ در محیط هوا به مدت ?? دقیقه، یک پیک اکسید کبالت با جهت ترجیحی (???) مشاهده شد. ضریب جذب فیلم های کبالت بر روی انواع زیرلایه های فلزی در محدوده ی طول موج مرئی و نزدیک ir بالاتر از ??% اندازه گیری شد. ضریب گسیل فیلم های کبالت بر روی زیرلایه های فلزی پایین تر از ??% محاسبه شد

هدف اصلی این رساله ساخت، مشخصه یابی و بهینه سازی لایه های مختلف به کار رفته در سلول های خورشیدی نانو ساختار می باشد. یکی از مهمترین بخشهای سلول خورشیدی لایه رسانای شفاف (الکترود شفاف) می باشد که کیفیت آن تاثیر مستقیم در عملکرد سلول خورشیدی دارد. به همین منظور لایه های fto به روش اسپری پایرولیزز ساخته، مشخصه یابی و بهینه سازی شد. خواص اپتیکی، الکتریکی و ساختاری و مورفولوژی سطح لایه ها مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت سطحی بسیار پایین (کمتر از ?/? 10) و شفافیت بالای (در حدود 80 %) لایه های بدست آمده برای کاربرد در سلولهای خورشیدی کاملاً مناسب می باشد. یکی دیگر از پرکاربردترین ترکیبهای مورد استفاده در سلولهای خورشیدی نانو ساختار، نیمرسانای سولفید کادمیوم می باشد، که به دلیل ویژگی های خاصی که دارد، کاربرد فراوانی به عنوان نیمرسانای نوع n در سلول های خورشیدی به کار می رود. به همین دلیل لایه های نازک نانو ساختار cds به دو روش اسپری پایزولیزز و تبخیر در خلاء ساخته و مشخصه یابی شدند. با توجه به آنالیزهای این بخش می توان نتیجه گیری کرد که روش تبخیر در خلا برای انباشت لایه های cds مناسب تر از روش اسپری پایرولیزز می باشد. لایه های بدست آمده به روش تبخیر در خلاء دارای مقاومت ویژه به نسبت پایین بوده و از شفافیت و ساختار مناسب تری نسبت به لایه های انباشته شده با اسپری برخوردار بودند. همچنین یکی دیگر از اهداف این رساله دست یابی به مواد و ساختارهای جدید در زمینه سلول خورشیدی بوده است. به این منظور نحوه ساخت و مشخصه یابی سلول های خورشیدی نانو ساختار حساس شده با رنگینه (dssc) با الکترود اکسید روی مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی و آزمایش انواع مختلف الکترود، بهترین الکترود و در نتیجه بهترین سلول خورشیدی با مشخصات بهینه به دست آمد. ساختار مناسب برای الکترود اکسید روی، یک ساختار طبقه بندی شده با خوشه ها و تجمع های زیر میکرونی می باشد که این خوشه ها به نوبه خود از نانوذرات به هم چسبیده تشکیل شده اند. از دستاوردهای این رساله دستیابی به بالاترین رکورد جهانی بازدهی در سلولهای خورشیدی با فوتو آند اکسید روی با 5/7 % بازدهی می باشد.

در سال های اخیر توجه زیادی به انرژی های نوین به دلیل تجدید پذیر بودنشان شده است. در این مطالعه، در ابتدا به معرفی و بررسی سلول های خورشیدی و مکانیزم های مربوطه پرداخته شده است و پارامترهای شاخص در سلول های خورشیدی و چگونگی ارائه ی نتایج مربوط به هر نوع سلول ارائه شده است. در ادامه به معرفی انواع نسل های مختلف سلول های خورشیدی و میزان بازده هر نسل از این سلول ها پرداخته شده است. همچنین انواع سلول های خورشیدی پیوندی p-n ، پایه آلی و معدنی و هیبریدی به صورت اجمالی بررسی شده اند. در نهایت سلول های خورشیدی چند اتصاله معرفی شده است و سپس سلول خورشیدی algaas/gaas به عنوان سلول خورشیدی لایه نازک با استفاده از نرم افزار silvaco شبیه سازی شده و پس از بررسی شرایط مختلف در مورد ساختار این سلول، پارامترهای اساسی آن از جمله جریان اتصال کوتاه، ولتاژ مدار باز، ضریب پر شدگی و بازده سلول استخراج گردیده است. مطالعه اثر دما بر روی سلول مورد نظر نشان داد که افزایش دما باعث کاهش voc می شود. بررسی اثر شدت تابشی نور نشان داد که افزایش شدت تابشی، بازده سلول را افزایش می دهد. همچنین با بررسی اثر مقدار ضخامت و میزان چگالی آلایش هر کدام از لایه ها، مناسبترین مقدار برای هر لایه بدست آمد.