Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
FILMES FINOS DE SULFETO DE ANTIMÔNIO: DEPOSIÇÃO POR EVAPORAÇÃO TÉRMICA RÁPIDA E SIMULAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES
FERNANDO TAKASHI DA ROCHA ARITA
DISSERTAÇÃO
11/12/2020

Os dispositivos fotovoltaicos de calcogenetos são amplamente estudados e o sulfeto de antimônio tem se destacado como um promissor candidato devido suas propriedades optoelétricas, sendo o foco deste estudo. A deposição deste material ocorreu por evaporação térmica rápida em diferentes substratos e variando algumas condições de deposição. Inicialmente, avaliou-se a deposição de filmes em regiões de baixa supersaturação para a formação de um filme fino, porém os filmes depositados não apresentaram boa cristalinidade e nem controle de estequiometria. Em razão disso, realizaram-se deposições em regiões com alta supersaturação, variando a temperatura ajustada na seção contendo os substratos. Ajustando a 20°C, verificou-se por meio dos difratogramas de raios X que os filmes são depositados preferencialmente os planos (121) do material. Quando a temperatura era elevada para 240°C, os filmes eram preferencialmente depositados nas direções (120). Por fim, os filmes apresentaram picos referentes ao óxido de antimônio quando a temperatura era elevada para 420°C, indicando perda de enxofre. Além disso, foi verificada uma influência do tipo de substrato no modo de crescimento dos filmes de sulfeto de antimônio. Este trabalho também realizou um estudo do dispositivo final utilizando o software SCAPS. Verificouse que a configuração mais comum para este material apresenta saturação de densidade de corrente (roll-over). Simularam-se camadas transportadoras de buracos para reduzir este efeito. Verificou-se que uma camada fina de Cu2O foi capaz de suprimir este efeito e ainda maximizou as propriedades do dispositivo final. Além disso, simulou-se a utilização de compostos do sistema Sb-S-Se como camada ativa, dos quais um máximo de eficiência de conversão foi observado na composição com teor de Se a 0,8. As tendências observadas nesta simulação são similares às apresentadas em dispositivos experimentais.

sulfeto de antimônio;dispositivo fotovoltaico;evaporação térmica rápida;SCAPS;simulação
Chalcogenide based photovoltaic devices are widely studied and antimony sulfide has stood out as a promising candidate due to its opto-electric properties, being the focus of this study. Depositions were performed by rapid thermal evaporation on different substrates and varying some deposition conditions. Initially, the deposition of films in regions of low supersaturation was evaluated; however the deposited films did not present good crystallinity nor control of stoichiometry. As a result, depositions were carried out in regions with high supersaturation, varying the temperature adjusted in the section containing the substrates. Adjusting to 20°C, it was found, with the aid of X ray diffratometry that the films were deposited preferentially along the planes (121) of the material. When the temperature was raised to 240°C, the films were preferably deposited along the (120) (130) planes. Finally, the films showed peaks related to antimony oxide when the temperature was raised to 420°C, indicating evaporation of sulfur. In addition, an influence of the type of substrate on the growth mode of antimony sulfide films was verified. This work also carried out a study of the photovoltaic device using the SCAPS software. It was found that the most common configuration for this material presents saturation of its current density (roll-over). Hole transporting layers were simulated to reduce this effect. It was found that a thin layer of Cu2O was able to suppress this effect and even maximized the properties of the final device. In addition, the use of compounds from the Sb-S-Se system as the active layer was simulated, of which maximum conversion efficiency was observed in the composition of 0.8 Se content. Trends observed in this simulation are similar to those presented in experimental devices.
Antimony sulfide;Photovoltaic devices;Rapid thermal evaporation;SCAPS;simulation
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
MATERIAIS FUNCIONAIS AVANÇADOS
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Banca Examinadora

ANDRE SANTAROSA FERLAUTO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ANDRE SANTAROSA FERLAUTO Docente - PERMANENTE
LIDIA CARVALHO GOMES Participante Externo
ANDRE SARTO POLO Docente - PERMANENTE

Vínculo

Servidor Público
Empresa Pública ou Estatal
Ensino e Pesquisa
Sim