Influência do rácio de Cu nas propriedades de filmes e células solares de CIGS

Abstract

Neste trabalho estudou-se a in u^encia da varia c~ao do r acio de [Cu]/([Ga]+[In]) em lmes nos de Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) de forma a discutir a sua in u^encia em algumas propriedades f sicas do lme e par^ametros da c elula solar baseada em CIGS. Foram estudadas quatro amostras contendo um substrato de vidro sodoc alcico, uma camada de Mo, uma camada tipo-p de CIGS e uma camada tipo-n de CdS. Nominalmente, a diferen ca entre as quatro amostras ocorre unicamente na sua fra c~ao de Cu, sendo que a amostra Cu50 continha um r acio de ∼0,53, a Cu70 um r acio de ∼0,71, a Cu85 um r acio de ∼0,84 e a Cu100 um r acio de ∼0,98. As propriedades f sicas foram estudadas atrav es de medidas de microscopia eletr onica de varrimento, difra c~ao de raios-X, espetroscopia de Raman, fotoluminesc^encia em fun c~ao da pot^encia de excita c~ao e da temperatura e medi c~oes de densidade de corrente-tens~ao e E ci^encia Qu^antica Externa. Foi poss vel determinar as energias de hiato para cada uma das amostras e observar a modi ca c~ao do mesmo com a varia c~ao de Cu. Os mecanismos de recombina c~ao radiativa e n~ao radiativa foram estudados para tr^es amostras. Ap os a an alise de todos os dados, observou-se que o aumento do r acio de Cu conduz a melhorias na qualidade cristalina, na e ci^encia de convers~ao de pot^encia de luz em pot^encia el etrica (exceto Cu100) e uma diminui c~ao das utua c~oes de potencial.

In this work, Cu(In,Ga)Se2 thin lms were studied in order to evaluate the in uence of the [Cu]/([Ga]+[In]) ratio, that optimize physics properties to the solar cell. Four solar cells were studied containing a SLG substract, a Mo layer, a CIGS ptype layer and a CdS n-tipe layer. Nominally, the di erence between the four samples was only at the Cu fraction, where sample Cu50 has a ratio of ∼0,53 , Cu70 a ratio of ∼0,71, Cu85 a ratio of ∼0,84 and naly Cu100 has a ratio of ∼0,98. The morphological, structural and optical analysis was based on scanning electron microscopy, X-ray di raction, Raman spectroscopy, photoluminescence, JV measures and quantum external e ciency. It was possible to determine the band gap energy for each sample and observe the modi cation of those values with the Cu ratio. The radiative and nonradiative recombination mechanisms were studied for three samples. After analyzing all the data, it was observed that with increasing Cu ratio we have improvements in crystalline quality, in conversion e ciency (except Cu100) and a decrease in uctuating potentials.