Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей
In order to develop coatings to optimize the functioning of the solar panels, this study examines how laser energy affects the morphology, size, and optical properties of gallium oxide (Ga2O3) nanoparticles prepared through the use of pulsed laser deposition. The precursor powder is pressed into sma...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/856 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1860507113498869760 |
|---|---|
| author | Marwa , K.A. Ali , H.A. Farah, S.A. Haitham, T.H. |
| author_facet | Marwa , K.A. Ali , H.A. Farah, S.A. Haitham, T.H. |
| author_sort | Marwa , K.A. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-08T12:55:25Z |
| description | In order to develop coatings to optimize the functioning of the solar panels, this study examines how laser energy affects the morphology, size, and optical properties of gallium oxide (Ga2O3) nanoparticles prepared through the use of pulsed laser deposition. The precursor powder is pressed into small particles, which are referred to as Ga2O3 pellets, and the thin films are deposited on the glass substrates prepared with extreme care onto the glass surface using Nd : YAG laser pulses. The nanoparticles preferred crystallographic orientation and phase composition is determined by using X-ray diffraction analysis. Ultraviolet visible spectroscopy is then applied to determine their transmittance, absorbance and optical band-gap. Fringes of optical interference are measured to arrive at the thicknesses of the films and a double-beam spectrophotometer gives the correct values of the optical constants. The topography is analyzed using atomic force microscopy and more specific height maps are created to assess the dispersion and homogeneity of grains - between which is vital in the obtaining of a homogenous light absorption and low scale of reflectance. It is observed in the experimental findings that a strong preferential orientation exists along the (111) plane, and that there are monoclinic crystal structures which develop in the films. The intensity of diffraction peaks is enhanced by increasing the energy of deposition. At the same time, a growth in the thickness of the film increases internal forces and simultaneously decreases the size of crystallites. High transmittance and low absorption in the ultraviolet region are indicated by optical measurements, and the band-gap is becoming narrower with thickness, with direct-band-gap semiconductor behaviour. In general, the research provides an explanation of the morphology, structure, and optical characteristics of the Ga2O3 nanoparticles, which are essential materials to understand how to create the best possible coating on solar panels in order to improve their energy-converting efficiency and service life. |
| doi_str_mv | 10.15407/hftp17.01.136 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:18Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-856 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:48Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8562026-03-08T12:55:25Z Influence of laser energy on the properties of gallium oxide nanoparticles for solar panels surface coating Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей Marwa , K.A. Ali , H.A. Farah, S.A. Haitham, T.H. laser energy gallium oxide nanoparticles thin film coating solar panels pulse laser deposition crystallite size лазерна енергія наночастинки оксиду галію тонкоплівкове покриття сонячні панелі імпульсне лазерне осадження розмір кристалітів In order to develop coatings to optimize the functioning of the solar panels, this study examines how laser energy affects the morphology, size, and optical properties of gallium oxide (Ga2O3) nanoparticles prepared through the use of pulsed laser deposition. The precursor powder is pressed into small particles, which are referred to as Ga2O3 pellets, and the thin films are deposited on the glass substrates prepared with extreme care onto the glass surface using Nd : YAG laser pulses. The nanoparticles preferred crystallographic orientation and phase composition is determined by using X-ray diffraction analysis. Ultraviolet visible spectroscopy is then applied to determine their transmittance, absorbance and optical band-gap. Fringes of optical interference are measured to arrive at the thicknesses of the films and a double-beam spectrophotometer gives the correct values of the optical constants. The topography is analyzed using atomic force microscopy and more specific height maps are created to assess the dispersion and homogeneity of grains - between which is vital in the obtaining of a homogenous light absorption and low scale of reflectance. It is observed in the experimental findings that a strong preferential orientation exists along the (111) plane, and that there are monoclinic crystal structures which develop in the films. The intensity of diffraction peaks is enhanced by increasing the energy of deposition. At the same time, a growth in the thickness of the film increases internal forces and simultaneously decreases the size of crystallites. High transmittance and low absorption in the ultraviolet region are indicated by optical measurements, and the band-gap is becoming narrower with thickness, with direct-band-gap semiconductor behaviour. In general, the research provides an explanation of the morphology, structure, and optical characteristics of the Ga2O3 nanoparticles, which are essential materials to understand how to create the best possible coating on solar panels in order to improve their energy-converting efficiency and service life. У цьому дослідженні розглядається вплив лазерної енергії на морфологію, розміри та оптичні властивості наночастинок оксиду галію (Ga2O3), призначених для покриття поверхні сонячних панелей. У роботі досліджується вплив різних рівнів лазерної енергії під час процесу осадження на кристалічну структуру, морфологію поверхні та оптичні властивості наночастинок. Рентгенівська дифракція (XRD) визначає бажану орієнтацію та кристалографічну фазу. Спектроскопія в УФ та видимій області досліджує пропускання, поглинання та ширину оптичної забороненої зони. Дослідження спрямоване на покращення покриттів Ga2O3 для підвищення ефективності в технологіях сталого перетворення енергії. Експериментальна методологія охоплює виробництво наночастинок Ga2O3 та характеристику тонких плівок. Гранули Ga2O3 синтезуються з порошку оксиду галію, а скляні підкладки очищуються та готуються. Nd:YAG-лазер використовує імпульсне лазерне осадження (PLD) для нанесення тонких плівок на підкладки. Оптичні інтерференційні смуги визначають товщину плівки, тоді як АСМ оцінює шорсткість поверхні. Оптичні характеристики вимірюються за допомогою двопроменевого спектрофотометра. Результати вказують на виражене вирівнювання вздовж площини (111) та наявність моноклінних кристалічних структур у тонких плівках Ga2O3. Збільшення енергії осадження посилює інтенсивність піків. Збільшення товщини плівки підвищує напругу та зменшує розмір кристалітів. Оптичне дослідження виявляє підвищене пропускання та поглинання в ультрафіолетовому діапазоні. Зменшення ширини забороненої зони відбувається зі збільшенням товщини шару, що свідчить про прямі напівпровідникові властивості. Це дослідження дає цінну інформацію про морфологію, архітектуру та оптичні характеристики наночастинок Ga2O3. Це дозволяє нам розробляти покращені покриття для сонячних панелей, що сприяє подальшому використанню енергії. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-02-28 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/856 10.15407/hftp17.01.136 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 136-144 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 136-144 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 1 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 136-144 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp17.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/856/839 Copyright (c) 2026 K.A. Marwa, H.A. Ali, S.A. Farah, T.H. Haitham https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | лазерна енергія наночастинки оксиду галію тонкоплівкове покриття сонячні панелі імпульсне лазерне осадження розмір кристалітів Marwa , K.A. Ali , H.A. Farah, S.A. Haitham, T.H. Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей |
| title | Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей |
| title_alt | Influence of laser energy on the properties of gallium oxide nanoparticles for solar panels surface coating |
| title_full | Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей |
| title_fullStr | Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей |
| title_full_unstemmed | Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей |
| title_short | Вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей |
| title_sort | вплив лазерної енергії на властивості наночастинок оксиду галію для покриття поверхні сонячних панелей |
| topic | лазерна енергія наночастинки оксиду галію тонкоплівкове покриття сонячні панелі імпульсне лазерне осадження розмір кристалітів |
| topic_facet | laser energy gallium oxide nanoparticles thin film coating solar panels pulse laser deposition crystallite size лазерна енергія наночастинки оксиду галію тонкоплівкове покриття сонячні панелі імпульсне лазерне осадження розмір кристалітів |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/856 |
| work_keys_str_mv | AT marwaka influenceoflaserenergyonthepropertiesofgalliumoxidenanoparticlesforsolarpanelssurfacecoating AT aliha influenceoflaserenergyonthepropertiesofgalliumoxidenanoparticlesforsolarpanelssurfacecoating AT farahsa influenceoflaserenergyonthepropertiesofgalliumoxidenanoparticlesforsolarpanelssurfacecoating AT haithamth influenceoflaserenergyonthepropertiesofgalliumoxidenanoparticlesforsolarpanelssurfacecoating AT marwaka vplivlazernoíenergíínavlastivostínanočastinokoksidugalíûdlâpokrittâpoverhnísonâčnihpanelej AT aliha vplivlazernoíenergíínavlastivostínanočastinokoksidugalíûdlâpokrittâpoverhnísonâčnihpanelej AT farahsa vplivlazernoíenergíínavlastivostínanočastinokoksidugalíûdlâpokrittâpoverhnísonâčnihpanelej AT haithamth vplivlazernoíenergíínavlastivostínanočastinokoksidugalíûdlâpokrittâpoverhnísonâčnihpanelej |