DSpace
 
  Repositório Institucional da Universidade de Aveiro > Departamento de Física > FIS - Dissertações de mestrado >
 Crescimento e caracterização de filmes finos de CulnSe2 para células solares
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/2621

title: Crescimento e caracterização de filmes finos de CulnSe2 para células solares
authors: Cardoso, Catarina Isabel Araújo Castro Pereira
advisors: Cunha, António Ferreira da
keywords: Física aplicada
Células fotovoltaicas
Células solares
Filmes finos
Semigrupo regular
issue date: 2007
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, inesgotável na escala terrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje, sem sombra de dúvida, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentar os desafios do novo milénio. E quando se fala em energia, deve-se lembrar que o Sol é responsável pela origem de praticamente todas as outras fontes de energia. Em outras palavras, as fontes de energia são derivadas da energia do Sol. Nesta tese é apresentado um estudo sobre o crescimento e caracterização de filmes finos de CuInSe2 de modo a desenvolver células fotovoltaicas. O semicondutor tipo-p (CuInSe2) é um material adequado para se utilizar como camada absorvente na preparação de uma célula solar de filme fino. Esse facto deve-se a possuir uma banda proibida de 1 e.V. e possuir um elevado coeficiente de absorção na zona do espectro solar. A sua dopagem do tipo-p é obtida tirando partido dos defeitos na estrutura cristalina resultantes de uma ligeira deficiência em Cu nos filmes. Assim pretendeu-se depositar filmes de CIS com uma razão entre os percursores de Cu:In~0.9. No Capítulo I é abordada a energia renovável como uma alternativa aos combustíveis fósseis, o mercado e a evolução da tecnologia fotovoltaica, o objectivo de trabalho desenvolvido e o estado da arte. No Capítulo II são abordados alguns conceitos teóricos fundamentais para compreender a preparação e o funcionamento de uma célula fotovoltaica baseada em silício. No Capítulo III é analisado o diagrama de fases do filme de CuInSe2 e a estrutura da calcopirite. São também abordadas as propriedades eléctricas e ópticas e a estrutura de CuInSe2 (CIS). No Capítulo IV são descritas as técnicas experimentais utilizadas na elaboração de células fotovoltaicas: a preparação do substrato, a elaboração da camada absorvente CIS (semicondutor tipo p), a deposição de CdS (semicondutor tipo n), a deposição de Óxido de Zinco (i-ZnO), para eliminar possíveis zonas de curto-circuito e, por fim, a deposição ITO que é a janela óptica da célula fotovoltaica. No Capítulo V são apresentados os resultados experimentais resultantes da caracterização dos filmes de CIS obtidos por selenização dos precursores Cu/In. Recorrendo às técnicas de SEM, EDS, Difracção de Raio-X e Espectroscopia Raman foi possível obter respostas sobre a morfologia da superfície/secção, composição e estrutura cristalina dos filmes. No Capítulo VI apresentam-se as principais conclusões do trabalho realizado. No Capítulo VII são sugeridos alguns estudos para um trabalho futuro. ABSTRACT: The use of the energy generated by the Sun, inexhaustible in the earth´s time scale, both as a source of heat and as a source of light, is today, without a shadow of a doubt, one of the more promising alternatives energy to face the challenges of the new millennium. It is also interesting to remember that the Sun is ultimately the source of most other sources of energy. In this thesis a study of the growth and characterization of thin films of CuInSe2 and the additional materials necessary for solar cell preparation is presented. In order to obtain CuInSe2 with p-type conductivity it is necessary to ensure some Cu deficiency to produce Cu vacancies in the chalcopyrite structure known to produce acceptor states. Therefore we aimed to achieve a precursor ratio of Cu:In~0.9. In the Chapter I the renewable energy as an alternative, the market and the evolution of the photovoltaic technology, the scope of this thesis and the state of art are presented. In the Chapter II the relevant concepts for the preparation and for the understanding of the operation of a silicon solar cell are presented. In the Chapter III the phase diagram of CuInSe2 film is analysed and the calcopirite structure. Also the optical and electrical properties are approached and the CuInSe2 (CIS) structure. In the Chapter IV the experimental techniques used in the course of the work were described. Different techniques were employed for each step of a cell preparation namely: the preparation of the substrate, the deposition of the CIS absorber layer, the deposition of CdS (n-type semiconductor), the deposition of intrinsic Zinc oxide (i-ZnO), to eliminate possible short circuit areas and, finally, the deposition of ITO that is the optical window of the solar cell. In the Chapter V the experimental results obtained through the analyses of CIS by SEM, EDS, X-ray diffraction and Raman Spectroscopy are presented and discussed. Important information on the morphology of the surface/crosssection, composition and crystalline structure of the films is thus obtained. In the Chapter VI the main conclusions of the work are presented. In the Chapter VII studies for a future work are suggested.
description: Mestrado em Física Aplicada
URI: http://hdl.handle.net/10773/2621
appears in collectionsFIS - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

files in this item

file sizeformat
2009001277.pdf2.94 MBAdobe PDFview/open
statistics

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

 

Valid XHTML 1.0! RCAAP OpenAIRE DeGóis
ria-repositorio@ua.pt - Copyright ©   Universidade de Aveiro - RIA Statistics - Powered by MIT's DSpace software, Version 1.6.2