Otimizando a eficiência de células solares baseadas em nanoestruturas semicondutoras quaternárias
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12804 |
Resumo: | Solar cells composed of semiconductor materials with gap energies and different structures, commonly known as Multijunction, have been the record holders for efficiency in converting solar to electric energy in recent years. However, the cost associated with the difficulty of producing these cells is still a barrier to be overcomed for large-scale implementation in the face of traditional Silicon-based devices. One way to make them more attractive is to further improve their efficiency through the use of the appropriate materials and manufacturing conditions. In this sense, this work proposes the optimization of Multijunction solar cells through the growth of super-lattices composed of GaAsSb/GaAsN ternary alloys and with different period thicknesses, in addition to GaAs/GaAsN reference sample. Optical characterizations were carried out based on photoluminescence and time resolved photoluminescence. It was observed that the samples with larger period width have better crystalline quality in addition to having a slower optical recombination time, in which the gap of the material's energy can also be adjusted by varying the period width of the super-lattices. The lifetimes decay were evaluated, where the variation can be from tens of nanoseconds to hundreds of picoseconds, according to the spectral region of optical emission. The results of photoluminescence showed that the studied super-lattices are all type-II, which envision the application of these nanostructures in areas such as high efficiency solar cells. |
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Thomen, Diana Maria NavroskiTeodoro, Marcio Daldinhttp://lattes.cnpq.br/5602634309535528Millán, J. Benito Alénhttp://lattes.cnpq.br/11465504950109402020-05-23T01:22:56Z2020-05-23T01:22:56Z2020-02-28THOMEN, Diana Maria Navroski. Otimizando a eficiência de células solares baseadas em nanoestruturas semicondutoras quaternárias. 2020. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12804.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12804Solar cells composed of semiconductor materials with gap energies and different structures, commonly known as Multijunction, have been the record holders for efficiency in converting solar to electric energy in recent years. However, the cost associated with the difficulty of producing these cells is still a barrier to be overcomed for large-scale implementation in the face of traditional Silicon-based devices. One way to make them more attractive is to further improve their efficiency through the use of the appropriate materials and manufacturing conditions. In this sense, this work proposes the optimization of Multijunction solar cells through the growth of super-lattices composed of GaAsSb/GaAsN ternary alloys and with different period thicknesses, in addition to GaAs/GaAsN reference sample. Optical characterizations were carried out based on photoluminescence and time resolved photoluminescence. It was observed that the samples with larger period width have better crystalline quality in addition to having a slower optical recombination time, in which the gap of the material's energy can also be adjusted by varying the period width of the super-lattices. The lifetimes decay were evaluated, where the variation can be from tens of nanoseconds to hundreds of picoseconds, according to the spectral region of optical emission. The results of photoluminescence showed that the studied super-lattices are all type-II, which envision the application of these nanostructures in areas such as high efficiency solar cells.Células Solares compostas por materiais semicondutores com energias de gap e estruturas diferentes, comumente conhecidas como Multijunção, vem sendo as recordistas de eficiência na conversão de energia solar para elétrica nos últimos anos. Contudo, o custo unido à dificuldade de produção destas células ainda é uma barreira a ser superada para implementação em larga escala diante dos dispositivos tradicionais baseados em Silício. Uma forma de torná-los mais atrativos é melhorar ainda mais sua eficiência através do uso dos materiais e das condições de fabricação apropriadas. Neste sentido, este trabalho propõem a otimização das células solares de Multijunção através do crescimento de super-redes compostas por ligas ternárias de GaAsSb/GaAsN e com diferentes espessuras de período, além de uma amostra, composta por GaAs/GaAsN, utilizada como referência para as demais. As caracterizações ópticas foram realizadas a partir de análises de fotoluminescência (PL) e fotoluminescência resolvida no tempo (TRPL). Observou-se que as amostras com maior largura de período possuem melhor qualidade cristalina além de apresentarem maior tempo de recombinação óptica, em que o gap de energia do material também pode ser ajustado variando a largura do período das super-redes. Os tempo de decaimento médio foram avaliados, onde observou-se que variam da ordem de dezenas de nanosegundos até centenas de picosegundos de acordo com a região espectral de emissão óptica. Os resultados de fotoluminescência demostraram que as super-redes estudadas são todas do tipo-II, que vislumbram a aplicação destas nanoestruturas em áreas como células solares de alta eficiência.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)CNPq: 132737/2018-3porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCélulas solaresNanoestruturas semicondutorasSemicondutoresSuper-redesSolar cellsSemiconductorsSuper-latticesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAOtimizando a eficiência de células solares baseadas em nanoestruturas semicondutoras quaternáriasOptimizing the efficiency of solar cells based on quaternary semiconductor nanostructuresinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertacao-Diana-vf.pdfDissertacao-Diana-vf.pdfVersão final da dissertação de mestradoapplication/pdf8004090https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12804/7/Dissertacao-Diana-vf.pdf2b434d3fbfecbb6d1b6492c687c61e79MD57Carta final.pdfCarta final.pdfCarta comprovante de versão finalapplication/pdf166636https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12804/8/Carta%20final.pdfc6bed4ad3746afdb9d913c95b8792d89MD58CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12804/9/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD59TEXTDissertacao-Diana-vf.pdf.txtDissertacao-Diana-vf.pdf.txtExtracted texttext/plain115945https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12804/10/Dissertacao-Diana-vf.pdf.txtcb82314cd3dfec6c545996bddde19027MD510Carta final.pdf.txtCarta final.pdf.txtExtracted texttext/plain1371https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12804/12/Carta%20final.pdf.txte0ee2170ba479dda26a9d644dd4a5c9eMD512THUMBNAILDissertacao-Diana-vf.pdf.jpgDissertacao-Diana-vf.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7835https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12804/11/Dissertacao-Diana-vf.pdf.jpgba2c02efe3f44868990c1d06528c3841MD511Carta final.pdf.jpgCarta final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6156https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/12804/13/Carta%20final.pdf.jpg4f3bebab064d693c59a46c3e88d1d93eMD513ufscar/128042020-07-08 22:05:05.688oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12804Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222020-07-08T22:05:05Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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