Neelduvate lainepikkuste määramine päikesepaneeli nanomaterjalides – ZnO nanoosakesed

Bachelor’s Thesis Engineering curriculumIn this thesis the absorbance and band gap properties of ZnO nanoparticles (NP), which is a solar cell and photocatalytic material, have been investigated. The absorbance of the ZnO NP were measured using a UV-Vis spectrophotometer and their band gap properties were calculated. Four different samples of ZnO NP were already synthesized. Several steps after synthesis of these NP were carried out before obtaining a powder of ZnO NP, explained in this thesis. To measure the absorbance of these nanomaterials, ZnO NP were spread homogeneously in isopropanol. For absorbance studies, a UV-Vis II Nanocolor spectrophotometer by MACHEREY-NAGEL was used to measure the absorbance with a measurement range of 190–1100 nm. Isopropanol was also used as reference during the measurements. The UV-Vis spectrophotometershows the maximum absorbance of these ZnO NP in 356.8-363.1 nm range. All the results were plotted using software Origin and MS Excel. Energy band gaps were calculated using tauc plot method. The calculated band gap of ZnO NP were in 3.160-3.288 eV range which is comparable with the direct bandgap 3.37 eV of bulk ZnO. These variations in band gap are attributed to the synthesis conditions of these NP.Selles lõputöös uuriti valguse energia neeldumist ZnO nanoosakestes. Mõõdetud valguse neeldumist ja spektri vahemikke võrreldi kirjanduses olevaga. ZnO nanoosakesed olid juba eelnevalt valmistatud sünteesi teel. ZnO nanoosakesi oli 4 erinevat proovi. Töö alguses olid ZnO nanoosakesed teralise struktuuriga ja vajasid purustamist. Peale purustamist jäi alles väga peene pulber nanoosakestest. Purustamine võttis aega kuni 20 minutit. Valguse neeldumise mõõtmiseks oli vaja teha ZnO nanoosakeste lahus, lahustiks oli isopropanool. Neeldumise mõõtmiseks kasutati spektrofotomeetrit UV-Vis II Nanocolor tootjalt MACHEREY-NAGEL. Valguse neeldumine oli mõõdetav 190-1100 nm vahemikus. Spektrofotomeeter võimaldas 2 täpsusel mõõtmist: normaalne ja maksimaalne. Kõik mõõtmised siin töös said tehtud maksimaalsel režiimil, andmed olid palju täpsemad. Mõõdetud neeldumise suurimad väärtused jäid 356.8 ja 363.1 nm lainepikkuse vahemikku. Saadud andmeid töödeldi tarkvaraga Origin ja MS Excel. Kasutades tauc plot meetodit arvutati energia vahemik. Energia vahemik oli 3.160-3.288 eV, mis on võrreldav kirjanduses leitava ZnO energia vahemikuga 3.37 eV-ga