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Title: Estudo de filmes finos transparentes e condutores de ZnO para aplicação em células solares de Si.
Authors: Falcão, Vivienne Denise
metadata.dc.contributor.advisor: Branco, José Roberto Tavares
Keywords: Óxidos condutores
Óxido de zinco
Filmes finos
Células solares
Tecnologias - fotovoltaicas
Silício
Issue Date: 2012
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: FALCÃO, V. D. Estudo de filmes finos transparentes e condutores de ZnO para aplicação em células solares de Si. 2012. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2012.
Abstract: Células solares de filmes finos de silício são uma das mais promissoras tecnologias fotovoltaicas para as próximas décadas devido à disponibilidade quase ilimitada da matéria-prima necessária para sua fabricação e ao grande potencial para produção em larga escala. Além da camada absorvedora de silício, filmes finos de óxidos transparentes e condutores (TCO) são também importantes componentes destes dispositivos sendo que as propriedades ópticas e elétricas destes filmes têm importante papel na eficiência dos mesmos. Filmes finos de ZnO e ZnO:Al, devido às suas excelentes propriedades ópticas e elétricas, além do baixo custo de produção e da não toxicidade, têm sido bastante estudados para aplicação em células solares de silício. Foi desenvolvido no Núcleo de Desenvolvimento Científico e Tecnológico de Materiais Solares do CETEC um processo nacional de obtenção de alvos de ZnO e ZnO:Al2O3 para deposição de filmes finos de ZnO e ZnO:Al por meio da técnica de evaporação por feixe de elétrons assistida por plasma de argônio e por meio de uma técnica inovadora: a evaporação a plasma. Os filmes de ZnO e ZnO:Al obtidos por ambas as técnicas foram caracterizados, apresentando propriedades ópticas, elétricas e estruturais adequadas à aplicação dos mesmos como TCO. O filme de ZnO obtido pela técnica de evaporação a plasma foi empregado pela primeira vez como TCO em uma célula solar do tipo heterojunção com filmes finos intrínsecos – SHJ para a qual foi medida eficiência de 11,4% no Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos – NREL. Além de ter sido desenvolvido um método nacional para fabricação de alvos de ZnO e ZnO:Al para deposição de filmes finos, empregando-se também matéria prima nacional, houve contribuição para a literatura com o estudo sobre as propriedades dos filmes e desenvolvimento de um processo de fabricação nacional em escala quase industrial. Pela primeira vez foi reportada eficiência de células solares de silício do tipo SHJ, utilizando ZnO como TCO, produzido por evaporação a plasma.
metadata.dc.description.abstracten: Thin-film silicon solar cells are one of the most promising photovoltaic technologies for the next decades due to the almost unlimited availability of the raw material which is necessary to its construction and its huge potential for large-scale production. Besides the absorbing silicon layer, transparent conductive oxides (TCO) thin-films are also important components of those devices since the optical and electrical properties of these films play an important role in their efficiency. ZnO and ZnO:Al thin-films, due to their excellent optical and electrical properties, besides the low cost production and non-toxicity, have been well studied for use in silicon solar cells. A national process for production of ZnO and ZnO:Al2O3 targets has been developed at the “Núcleo de Desenvolvimento Científico e Tecnológico de Materiais Solares” of CETEC, for deposition of ZnO and ZnO:Al thin films by electron beam evaporation with argon plasma assistance and by plasma evaporation. The films obtained by both techniques showed the required optical, electrical and structural properties for being used as TCO. The ZnO film obtained by plasma evaporation was used for the first time as TCO in a Silicon Heterojunction Solar Cell – SHJ. The efficiency of the device was 11.4% , as measured at the National Renewable Energy Laboratory – NREL. Besides the development of a national method for the manufacturing of ZnO and ZnO:Al targets for thin-film deposition, using national raw material, there was a contribution for the literature with the study on the properties of the films and the development of a national manufacturing process on almost industrial scale. As far as we know, it is the first time the efficiency of a SHJ solar cell, using ZnO produced by plasma evaporation, was reported.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2956
Appears in Collections:REDEMAT - Doutorado (Teses)

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