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Title: Desenvolvimento de substrato de Si de baixo custo para célula fotovoltaica, por aspersão térmica a plasma.
Authors: Ribeiro, Ricardo Luiz
metadata.dc.contributor.advisor: Branco, José Roberto Tavares
Keywords: Lâminas
Aspersão térmica
Silício
Plasma
Engenharia de materiais
Issue Date: 2008
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: RIBEIRO, R. L. Desenvolvimento de substrato de Si de baixo custo para célula fotovoltaica, por aspersão térmica a plasma. 2008. 127 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
Abstract: A alta demanda por lâminas de Si grau solar para a produção de células fotovoltáicas tem promovido o desenvolvimento do que tem sido denominado “equivalente à lâminas”. Para tanto, uma das alternativas é a deposição de silício grau solar sobre substratos de baixo custo. Nesse trabalho investigou-se a elaboração de tais substratos preparados com Silício Grau Metalúrgico (Si-GM) processado por Aspersão Térmica a Plasma (ATP). O trabalho investiga o efeito da granulometria do Si-GM, da potência do plasma e da distância de aspersão na composição e na estrutura das camadas. A composição foi determinada por microanálise química, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDX), enquanto a microestrutura foi caracterizada por microscopia ótica, difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura (MEV), tendo sido avaliado também a textura da superfície dos recobrimentos produzidos. Nesse contexto, foi observado que a matéria-prima apresentou uma tendência, no processo de moagem e peneiramento, de concentrar as impurezas nas partículas mais finas. Na formação da camada destacaram-se como fatores prejudiciais: as partículas frias e a acomodação das lamelas. As características da camada como rugosidade, porosidade e a cristalinidade, tiveram uma tendência constante com o aumento da corrente do plasma para as partículas A (53–105μm) e B (38–53μm). Em algumas camadas houve a precipitação de fases que podem prejudicar o comportamento mecânico das camadas. A possibilidade de refino no plasma, ou seja, diminuir os teores das contaminações durante a aspersão, ainda requer maiores estudos. Houve grandes oscilações nos resultados, porém mostrou uma tendência de diminuir os níveis de contaminações ou pelo menos segregar. Nas condições de recobrimento estudadas nesse trabalho, a amostra que se destacou foi a "B", com a sua estrutura e a interface recobrimento/substrato com menos defeitos.
metadata.dc.description.abstracten: The solar grade silicon sheet high need for solar cells devices has been promoting the so called “sheet equivalent” devices development. For this, one of the alternatives is to deposit solar grade silicon over low cost substrate. This work investigates such substrates production prepared by Atmosferic Plasma Thermal Spray (APTS) with metallurgical grade silicon (Si- MG). This works also investigates the Si-MG particle size distribution, the plasma power and the plasma spray distance effects on the chemical composition and layers structure. The chemical composition was determinated by chemical microanalysis through scanner electron microscopy (SEM), while the microstructure was characterized by optical microscopy, X ray diffractometry, scanner electron microscopy and also the recoverings superficial texture. In this context, it was observed that the raw material analysis showed that the silicon milling and screening process concentrates the impurities mostly on the fine particles, wich one can conclude to be an unefficient process. On the layers deposition, unmerged particles and lamellar acommodation were the principal harmful factors. The layers features as porosity, roughness and crystallinity showed a tendency to be constant with the increasing of plasma current to particles A (53–105μm) e B (38–53μm). In some layers, it occurred phases precipitation that can undertakes the layers mechanical behavior. A possibility of plasma refined condition such as the contaminations content reduction, during thermal spray process, still need further studies. There were great results variation, however they showed a contamination level reduction trend or, at least, impurity agregation behavior. On the recoverings condition studied on this work, the sample B delaminated, on which the interface layer/susbtrate structure showed less defects.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2814
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