[pt] Este trabalho apresenta a caracterização por fotoluminescência de amostras com camadas de arseneto de índio depositadas em substratos de arseneto de gálio. O objetivo é estudar a transição entre os modos bidimensional e tridimensional no crescimento epitaxial em reator MOVPE, com a formação de pontos quânticos autoorganizados pelo método Stranski-Krastanov e a subsequente aplicação da técnica de indium flush. São analisados espectros de fotoluminescência, simulações dos níveis de energia, imagens de microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão para a obtenção de informações sobre densidade, tamanho, uniformidade e energia das transições radiativas dos pontos quânticos. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão revelam a qualidade das interfaces e a espessura das camadas. / [en] This work presents the photoluminescence characterization of indium arsenide layers deposited on gallium arsenide substrates. The objective is to analyze the transition in growth mode, from two-dimensional to tri-dimensional in MOVPE, with the formation of self-assembled quantum dots by Stranski-Krastanov method and subsequent use of the indium flush technique. Photoluminescence spectra, quantum well and quantum dot simulations, atomic force microscopy and transmission electron microscopy images are analyzed in order to obtain information about quantum dot size, density, uniformity and electronic transitions. Transmission electron microscopy images reveal the interfaces quality and layers thicknesses.

[pt] A geração de energia fotovoltaica cresceu rapidamente em todo o mundo e está começando a contribuir com uma quantidade notável de produção de eletricidade no cenário mundial. Para desenvolver ainda mais o mercado fotovoltaico (FV), atrair mais empresas investidoras e torná-lo mais competitivo, os custos de produção ainda precisam ser reduzidos e a eficiência das células solares aumentada. Entre todas as tecnologias FV, as células solares de filme fino baseadas em materiais III-V são a tecnologia de maior sucesso e mais promissora para alcançar as mais altas eficiências de conversão de energia. Mesmo com a camada ativa na ordem de micrometros os fotovoltaicos de filmes finos são produzidos sobre substratos rígidos caros, mas indispensáveis como base cristalográfica e suporte mecânico na produção da camada ativa monocristalina. Entretanto, após a obtenção do filme fino FV o substrato original é totalmente dispensável pois não exerce nenhuma funcionalidade na célula. Desta forma, é crescente o interesse por tecnologias que permitam a comercialização de células solares sobre substratos leves, flexíveis e de baixo custo, ampliando não só a gama de aplicabilidades, mas também diminuindo os custos de produção, transporte e instalação. Este trabalho mostrará o desenvolvimento de uma metodologia geral para o processo de transferência de estruturas simples de filmes finos e estruturas de células solares completas de materiais III-V crescidos epitaxialmente por MOVPE (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy). Materiais III-V foram transferidos para diferentes bases flexíveis e amostras contendo células solares III-V completas foram transferidas para substrato flexível de cobre obtido por eletrodeposição e para fita adesiva de cobre. As transferências foram realizadas com sucesso, sem danificar a estrutura e os contatos elétricos das células. Medidas de corrente tensão realizadas com simulador solar Sciencetech SF300A, com filtro AM1.5G, mostraram que as células em substratos flexíveis quando comparadas com elas em substratos rígidos apresentaram poucas alterações nas figuras de mérito e eficiência de conversão. As bases testadas apresentaram aderência, flexibilidade e suporte mecânico esperados para os filmes finos testados e as células solares completas transferidas. / [en] Photovoltaic power generation has grown rapidly across the world and is starting to contribute a remarkable amount of electricity production on the world stage. To further develop the photovoltaic (PV) market, attract more investing companies and make it more competitive, production costs still need to be reduced and the efficiency of solar cells increased. Among all PV technologies, thin film solar cells based on III-V materials are the most successful and most promising technology to achieve the highest energy conversion efficiencies. Even with the active layer in the order of micrometers, thin film photovoltaics are produced on expensive rigid substrates, but indispensable as a crystallographic base and mechanical support in the production of the monocrystalline active layer. However, after obtaining the FV thin film, the original substrate is completely unnecessary, since it does not exert any functionality in the cell. In this way, there is a growing interest in technologies that allow the commercialization of solar cells on light, flexible and low-cost substrates, expanding not only the range of applicability, but also reducing production, transport and installation costs. This work will show the development of a general methodology for the transfer process of simple thin-film structures and complete solar cell structures of III-V materials epitaxially grown by MOVPE (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy). III-V materials were transferred to different flexible bases and samples containing complete III-V solar cells were transferred to flexible copper substrate obtained by electrodeposition and to copper adhesive tape. The transfers were carried out successfully, without damaging the structure or the electrical contacts of the cells. Current voltage measurements, performed with a Sciencetech SF300A solar simulator, with AM1.5G filter, showed that cells on the flexible substrates, when compared to them on rigid substrates, showed little changes in their figures of merit. The bases tested showed adhesion, flexibility and mechanical support expected for the thin films and complete solar cells transferred.

[pt] As células solares de junções múltiplas detém os atuais recordes mundiais de eficiência de conversão fotovoltaica. Uma dificuldade técnica que existe nestes dispositivos é que a corrente destes dispositivos é limitada pela menor dentre as geradas por cada uma das junções. No caso da célula solar de junção tripla de InGaP/InGaAs/Ge, a célula padrão para aplicações espaciais, a limitação é na célula intermediária. Existe uma proposta de uso de poços quânticos na junção para aumentar a corrente produzida pela célula intermediária, sendo assim, as outras junções pn que compõem a célula tripla precisam ser redesenhadas para que haja um casamento de corrente. O presente trabalho tem como objetivo apresentar um design otimizado para a célula solar de InGaP que é a junção pn do topo. O intuito é encontrar uma estrutura otimizada para o casamento de corrente através de simulações e fabricar a célula solar. As amostras foram crescidas em um reator de deposição epitaxial de metalorgânicos em fase de vapor e os dados utilizados no crescimento das camadas, a saber: espessura e dopagem, foram obtidos a partir das simulações realizadas. Para verificação da qualidade ótica, estrutural e elétrica das camadas crescidas, foram feitos experimentos de fotoluminescência, difração de raio-x e efeito Hall. São apresentadas curvas de resistividade obtidas pelo método da linha de transmissão, curva de corrente-tensão e eletroluminescência que dão um diagnóstico da qualidade do dispositivo produzido. / [en] Multi-junction solar cells hold the current world records of photovoltaic conversion efficiency. A technical difficulty that exists in these devices is that the current of these devices is limited by the smaller of those generated by each of the joints. In the case of the triple junction solar cell of InGaP / InGaAs / Ge, the standard cell for spatial applications, the limitation is on the intermediate cell. There is a proposal to use quantum wells at the junction to increase the current produced by the intermediate cell, so the other pn junctions that make up the triple cell need to be redesigned to have a current match. The present work aims to present an optimized design for the InGaP solar cell which is the top pn junction. The intention is to find an optimized structure for the current matching through simulations and fabricate the solar cell. The samples were grown in a vapor phase epitaxial deposition reactor and the data used in the growth of the layers, namely thickness and doping, were obtained from the simulations. To verify the optical, structural and electrical quality of the grown layers, photoluminescence, x-ray diffraction and Hall effect experiments were performed. Resistivity curves obtained by the transmission line method, current-voltage curve and electroluminescence are presented, which give a diagnosis of the quality of the device produced.