LIMA, F. M. Preparação e caracterização de filmes condutores: óxidos de estanho e cobre para uso em célula solar fotovoltaica sensibilizada por corante. 2017. 183 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Pós-Graduação Ciência de Materiais (materiais@metalmat.ufc.br) on 2017-11-17T19:06:20Z No. of bitstreams: 1 2017_tes_fmlima.pdf: 6913544 bytes, checksum: e045a84e3ad90408c35dff5100654a78 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Favor trocar arquivo completo, por arquivo que contenha só as partes que o autor deseja disponibilizar. Fico aguardando. Marlene on 2017-11-20T12:26:07Z (GMT) / Submitted by Pós-Graduação Ciência de Materiais (materiais@metalmat.ufc.br) on 2017-11-30T13:03:56Z No. of bitstreams: 1 2017_tes_fmlima.pdf: 6913544 bytes, checksum: e045a84e3ad90408c35dff5100654a78 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-11-30T13:35:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tes_fmlima.pdf: 6913544 bytes, checksum: e045a84e3ad90408c35dff5100654a78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-30T13:35:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tes_fmlima.pdf: 6913544 bytes, checksum: e045a84e3ad90408c35dff5100654a78 (MD5) Previous issue date: 2017 / The transparent conductor oxide films are a class important of materials because exhibit both transparency and electronic conductivity simultaneously. Although a large number of works on preparation using acid and characterization on that materials have seen reported over the years, but there seems not a single work on the theme. In the present work was developed a systematic process for the preparation of transparent conductor oxide films (number patent BR1020160302633) and characterization. Together, the materials here described were composed of a group of two different films, one with fluorine doped tin oxide and other with addition of copper. All films were tailored on face of preheated glass substrates at 600oC. The spray pyrolysis technique was used. The experimental arrangement was a furnace with ceramic ohmic heater, glass substrates, and precursor solutions, spray nozzle and air compressor. The precursor solutions with tin chloride dehydrate, ammonium fluorine and deionized water were used for obtain fluorine doped tin oxide films. While that from of the tin chloride dehydrate, ammonium fluorine, copper chloride dehydrate deionized water was tailored the other type. Thus, fluorine doped tin oxide films were prepared with different amount of deionized water, in range about 7 - 10 mL, which the amount of source for tin and fluorine was constant. After to find the optimum amount of water, it was fixed constant in the preparation of fluorine doped tin oxide films with different amount of copper. On the characterization, the discussion was in direction of both solution concentration and copper effects on the electrical, optical and structural properties of the fluorine doped tin oxide films. The mean characterization of films was sheet resistance, ultraviolet-visible transmittance and Mott-Schottky method measurements. In the complementary characterization was used optical thickness and band gap, scan electronic microscopy, X-rays diffraction and energy edge. From 500 nm up to 800 nm, the transmittance range was about 60 - 80% for all samples of films. From the electrical measurement, it was determined that sheet resistance range about 17.60 - 19.40 Ω/ □ on influence of solution concentration and 20.20 - 35.80 Ω/ □ in function of copper concentration. The Mott- Schottky showed all the films as n-type semiconductors. Scan electronic microscopy showed that the experimental variations lead to morphologic range. From X-rays diffraction, all the films have only characteristic peaks of the tin dioxide, it was understood that possibly the amounts of fluorine and copper were as doping. Aftercharacterization, the products two were used in the dye-sensitized solar cells assembly. The photovoltaic characterizations of cells were made by current density versus voltage curves and Francisco Mott-Schottky (number patent BR1020160302617). The results showed that good transparency can be achieved in the fluorine doped tin oxide films by the addition of cooper. But, ability to create multication films without significantly degrading the electronic conductivity can not be achieved. Possibly, low electronic conductivity in the multication films was due degradation in the electrical transport parameters. But, the multication films showed potential for photovoltaic application. / Filmes de óxidos transparentes e condutores apresentando simultaneamente condutividade e transparência são materiais importantes. Embora existam vários trabalhos sobre métodos de preparação por via ácida e caracterização, aqui não foi uma simples abordagem sobre o tema. Neste trabalho, um processo foi desenvolvido para fabricação de filmes de óxidos transparentes e condutores (patente BR1020160302633) e caracterização. Os filmes produzidos foram divididos em duas categorias. Primeira, filmes de óxido de estanho dopado com flúor. A adição de cobre ao material resultou na segunda categoria. Todos os filmes foram depositados sobre vidros aquecidos a 600 oC via técnica spray pyrolysis. Também, forno com resistência encapsulada em massa cerâmica, substratos de vidro, soluções fontes, bico de spray e compressor de ar foram usados. Os filmes de óxido de estanho dopado com flúor foram obtidos usando solução fonte contendo cloreto de estanho dihidratado, fluoreto de amônio e água deionizada. Enquanto que o uso cloreto de cobre dihidratado e água deionizada e da primeira solução resultou nos materiais da segunda categoria. Filmes de óxido de estanho dopado com flúor foram preparados a partir de diferentes volumes de água, entre 7 - 10 mL, sendo as quantidades das fontes de estanho e flúor constantes. Após achar a quantidade adequada de volume de água foi variada a quantidade de cobre para obtenção de óxido de estanho dopado com flúor e cobre. Na caracterização, a discussão foi sobre as influências da concentração da solução e de átomos de cobre nas propriedades elétrica, óptica e estrutural dos filmes de óxido de estanho dopado com flúor. A caracterização principal foi via resistência elétrica de folha, transmitância no ultravioleta-visível e método Mott-Schottky. Também foi realizada caracterização complementar composta por medidas óptica da espessura e banda proibida, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e nível de energia. A transmitância variou entre 60 - 80% para todos os filmes depositados para a variação de 500 - 800 nm. As resistências de folha variaram entre 17,60 - 19,40 Ω/ □ e 20,20 - 35,80 Ω/ □ em função da concentração da solução e da quantidade de átomos de cobre, respectivamente. A análise via Mott-Schottk indicou predominância de semicondutor tipo n nas amostras. A microscopia eletrônica de varredura mostrou a dependência da morfologia em função das condições experimentais. A partir da difração de raios-X foi identificado picos de dióxido de estanho em todas as amostras. Isso foi atribuído ao fato dos átomos de flúor e cobre atuarem possivelmente como dopantes. Após a caracterização, duas amostras foram usadas para a construção decélulas solares sensibilizadas por corante. A caracterização fotovoltaica das células foi feita por meio da curva densidade de corrente versus voltagem e Francisco Mott-Schottky (patente BR1020160302617). Os resultados indicaram que a adição de cobre a filmes de óxido de estanho dopado com flúor pode produzir filmes com boa transparência. No entanto, nos filmes com multicátions a resistência elétrica foi incrementada. Possivelmente, a baixa condutividade pode ser atribuída à minimização dos carreadores de carga móvel. Contudo, os filmes multicátions apresentaram potencial para aplicação fotovoltaica.

MELO, T. F. Obtenção de uma célula solar fotovoltaica baseada em CdS e TiO2 fotossensibilizada com corante em substrato de vidro com camada condutora. 2014. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T11:43:18Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_tfmelo.pdf: 3211633 bytes, checksum: 047f4fcb695cbf88597e4382a967713e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-24T11:48:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_tfmelo.pdf: 3211633 bytes, checksum: 047f4fcb695cbf88597e4382a967713e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-24T11:48:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_tfmelo.pdf: 3211633 bytes, checksum: 047f4fcb695cbf88597e4382a967713e (MD5) Previous issue date: 2014-06-02 / This research describes the process of obtaining a photovoltaic cell, since getting electrical conductor glasses used for the flow of electrons coming from the photovoltaic effect until the deposition of thin films of semiconductor titanium dioxide (TiO2) and cadmium sulfide (CdS) at each of these glasses. The use of natural or synthetic dyes deposited on titanium dioxide layer has the objective to increase the absorption spectrum of the TiO2, since sunlight emits most of its energy in the frequency range of visible light. After joining the two glasses with thin films deposited over TiO2 plus dye and CdS, it was used a potassium triiodide electrolyte for regeneration and consequently the activation of photovoltaic solar cell. After mounting the cell concerned, tests of photoactivity have been performed by exposing the cells to sunlight collected for specified periods and the values of voltage and photocurrent generated. Theoretical studies have been conducted to mathematical modeling of the behavior of the solar cell mounted, and then we have analyzed the efficiency of converting solar energy into electrical energy. The constituents of the cell have been characterized by the techniques of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) for analyzing the porosity, uniformity and other physical parameters of thin films. / O presente trabalho descreve o processo de obtenção de uma célula fotovoltaica, desde a obtenção de vidros condutores elétricos utilizados para o fluxo dos elétrons oriundos do efeito fotovoltaico, até a deposição dos filmes finos dos semicondutores dióxido de titânio (TiO2) e sulfeto de cádmio (CdS) em cada um dos vidros. O uso de corantes naturais ou sintéticos na camada depositada de dióxido de titânio possuiu como objetivo aumentar o espectro de absorção do mesmo, uma vez que a luz solar emite uma grande parte de sua energia na faixa de frequência da luz visível. Depois de unir os dois vidros com os filmes finos depositados de TiO2 mais corante e o CdS, utilizou-se o eletrólito de tri-iodeto de potássio para a regeneração e consequentemente a ativação da célula solar fotovoltaica. Após a montagem da célula em questão, foram realizados testes de fotoatividade, expondo as células ao sol por períodos determinados e coletados os valores da fotocorrente gerada e a tensão, além disso, foram realizados estudos teóricos para modelagem matemática do comportamento da célula solar montada e em seguida analisou-se a eficiência de conversão de energia solar em energia elétrica. Os constituintes da célula foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para analisar a porosidade, uniformidade e outros parâmetros físicos dos filmes finos.

MAIA JÚNIOR, P. H. F. Obtenção de um filme fino de FTO pela técnica de spray-pirólise e método sol-gel para utilização em células solares orgânicas. 2015. 64 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-06-05T18:39:58Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_phfmaiajunior.pdf: 5705985 bytes, checksum: 6bc76752f2eba3888d851634563fa368 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-06-10T14:54:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_phfmaiajunior.pdf: 5705985 bytes, checksum: 6bc76752f2eba3888d851634563fa368 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-10T14:54:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_phfmaiajunior.pdf: 5705985 bytes, checksum: 6bc76752f2eba3888d851634563fa368 (MD5) Previous issue date: 2015-04-27 / The growing interest in the use of new materials and their applications for photovoltaic systems has been a constant concern of the scientific community in recent years. This work is primarily engaged in the collection, characterization and photoactivity testing photovoltaic solar cells made of thin SnO2 doped fluoride films, the films were deposited by the technique of "spray-pyrolysis" and the Sol-Gel method in substrate glass. In glasses microscopy work with dimensions of 2.5 x 7.5 x 1 mm are used as matrices for the conductive substrates or transparent conductive oxides (TCO). These glasses have electrical resistance and transmittance adequate for the manufacture of photoelectrochemical solar cells activated by dyes. Besides making the glasses must be made conductive depositing a layer of titanium oxide, preparation of electrolyte, dye, assembly and characterization of the cells. The conductive substrate has a film of tin dioxide doped with fluorine (SnO2: F), the deposition is made with the aid of a compressor and a spray gun on the glass at a temperature of 600° C from a solution made by the method Sol- gel (MSG). As characterization techniques were used: x-ray diffraction (EDX), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), UV-Vis and Van der Pauw method. The conductive glass has transmittance of 80% (400 nm - 800 nm). The cell with mesoporphyrin dye has Vac = 0.34V and Icc ~ 150μA. The experimental results obtained from these cells may contribute to the development of prototypes that can be used commercially in the capture of solar energy and its consequent transformation into electricity. / O crescente interesse no uso de novos materiais e suas aplicações, para sistemas fotovoltaicos tem sido uma constante preocupação da comunidade cientifica nos últimos anos. O presente trabalho tem por objetivo principal a obtenção, caracterização e testes de fotoatividade de células solares fotovoltaicas constituídas de filmes finos de SnO2 dopados com flúor, os filmes foram depositados pela técnica de “spray-pirólise” e pelo método Sol-Gel em substrato de vidro. Neste trabalho vidros de microscopia com dimensão de 2,5 x 7,5 cm x 1 mm, são usados como matrizes para os substratos condutores ou óxidos condutores transparentes (OCT’s). Estes vidros possuem resistência elétrica e transmitância adequadas para confecção de células solares fotoeletroquímicas ativadas por corantes. Além de tornar os vidros condutores deve ser feita a deposição de uma camada de óxido de titânio, preparação de eletrólito, corante, montagem e caracterização das células. O substrato condutor possui um filme de dióxido de estanho dopado com flúor (SnO2:F), a deposição é feita com o auxilio de um compressor e uma pistola aerográfica sobre o vidro à temperatura de 600ºC a partir de uma solução feita pelo método Sol-Gel (MSG). Como técnicas de caracterização foram usadas: difração de raios-x (EDX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), Uv-Vis e método de Van der Pauw. O vidro condutor apresenta transmitância 80% (400 nm – 800 nm ). A célula com corante mesoporfirina apresenta Vca = 0,34 V e Icc ~ 150μA. Os resultados experimentais obtidos dessas células poderão contribuir para o desenvolvimento de protótipos que possam ser utilizados comercialmente na captação de energia solar e sua conseqüente transformação em energia elétrica

SOUSA, C. B. A. Obtenção e análise de filmes finos de CdS e TiO2 para uso em células solares fotovoltaicas. 2010. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-21T11:54:46Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_cbasousa.pdf: 3271134 bytes, checksum: 26800061b064d35cf64afc5a31bc642f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:03:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_cbasousa.pdf: 3271134 bytes, checksum: 26800061b064d35cf64afc5a31bc642f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:03:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_cbasousa.pdf: 3271134 bytes, checksum: 26800061b064d35cf64afc5a31bc642f (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / This work is dedicated to the deposition and characterization of thin films of cadmium sulfide and titanium dioxide for application in photovoltaic solar cells. Each film is deposited by a different process. The reagent TiO2 brand Vetec, was mixed with hydrochloric acid in aqueous solution forming a dispersion. This dispersion is spread on the glass substrate and then heated with a plate heater. After the deposit, were made SEM and EDX of the films. In order to prepare CdS a more complex process called chemical bath deposition was required, made of a mixture of reagents with the substrate immersed in it. Chemical reactions occurred which result was the formation of CdS, which occurs across the surface of the container and the substrate immersed in the solution. The same characterizations were carried out on TiO2 in CdS, showed in both good uniformity, was also observed that the films showed good adhesion to the substrate. In order to prove that films are applicable for photovoltaic energy conversion, a prototype of a solar photovoltaic cell was prepared, which was placed in contact with a type of light for measuring electrical parameters like the electric current and potential difference. We also measured the same parameters in the dark, for comparison of results and to prove power generation in contact with the light. The research tests provides evidence that films showed the photoelectric effect, therefore, applicable in photovoltaic solar cells. / Dedicado à deposição e caracterização de filmes finos de Sulfeto de Cádmio e Dióxido de Titânio para a aplicação em células solares fotovoltaicas. Cada filme foi depositado por um processo diferente. O reagente TiO2 da marca vetec, foi misturado com ácido clorídrico em solução aquosa formando uma dispersão. Essa dispersão foi espalhada sobre o substrato de vidro e depois aquecida com uma chapa aquecedora. Depois de formado o filme, foram feitos MEV e EDX do mesmo. Para preparar o CdS foi necessário um procedimento um pouco mais complexo, que é a deposição por banho químico, onde é feita uma mistura de reagentes e mergulhado o substrato nesta mistura. Ocorreram reações químicas cujo resultado foi a formação do CdS, que ocorre em toda a superfície do recipiente e do substrato imerso na solução. As mesmas caracterizações feitas no TiO2 foram feitas no CdS, ambos mostraram uma boa uniformidade, também foi observado que os filmes mostraram uma boa aderência ao substrato. A fim de comprovar a aplicatividade dos filmes para fins fotovoltaicos, preparou-se um protótipo de célula solar fotovoltaica, que foi colocada em contato com a luz solar para assim medir a corrente elétrica e a diferença de potencial. Também foram medidos os mesmos parâmetros no escuro, para comparação de resultados e comprovação da geração de energia elétrica através do contato com a luz. Através dos resultados destes testes, concluiu-se que os filmes apresentaram o efeito fotoelétrico, sendo assim, aplicáveis em células solares fotovoltaicas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337506.pdf: 3947262 bytes, checksum: 6a4e85d118aae3d089e843d90d77950b (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta dissertação apresenta um estudo sobre conversores cc-cc não-isolados aplicados ao processamento de energia solar fotovoltaica e baseados no conversor Boost. Tais conversores possuem alto rendimento e elevado ganho estático em virtude da utilização de células de ganho, cujo conceito é definido neste trabalho. O princípio de funcionamento dos conversores, as principais formas de onda e os esforços nos componentes são analisados para o modo de condução contínua, independentemente da célula de ganho empregada. Uma metodologia para criação das células de ganho é desenvolvida, bem como uma breve extensão desse conceito. O estudo realizado é avaliado em dois protótipos: o primeiro é desenvolvido apenas para comparar os ganhos de tensão teórico e experimental de diferentes células de ganho; enquanto o segundo é construído a partir de um algoritmo de otimização desenvolvido para maximizar o rendimento de um conversor de 200 W, integrado a um módulo fotovoltaico. Ademais, uma nova e eficiente técnica de rastreamento de máxima potência é implementada em conjunto com o conversor otimizado.<br> / Abstract : This work presents a study on non-isolated dc-dc converters applied to photovoltaic solar energy processing based on the conventional Boost converter. Such converters demonstrate high efficiency and high step-up gain due to the usage of gain cells, whose concept is defined in this work. The operating principle, the key waveforms and the components stresses are analyzed for continuous conduction mode independently of the employed gain cell. A methodology to create the gain cells is developed, as well as a brief extension of this concept. The conducted study is evaluated in two prototypes: the first is just developed for the comparison of theoretical and experimental voltage static gain of different gain cells; while the second is dimensioned by an optimization algorithm developed to maximize the efficiency of a 200 W photovoltaic module integrated converter. Moreover, a new and efficient maximum power tracking method is implemented together with the optimized converter.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338179.pdf: 2584757 bytes, checksum: 5179faef93b715ae0c506c9570af8a4d (MD5) Previous issue date: 2015 / Sistemas de conversão fotovoltaicos são considerados uma das opções mais promissoras de energia renovável. Um dos grandes problemas das tecnologias fotovoltaicas convencionais está no alto custo de processamento. Neste contexto as células solares sensibilizadas por corante têm atraído uma atenção considerável, porém em sua constituição há eletrólitos líquidos, o que torna essa célula instável devido à degradação do mesmo, e para superar esta instabilidade, as células solares no estado sólido estão sendo estudadas. Nesta tese, foram desenvolvidos dois tipos de células solares no estado sólido: 1º. Filmes de pontos quânticos de CdTe foram depositados sobre um filme de tinta de aerogel de TiO2 e assim foi estudada sua atividade em células solares de absorventes extremamente finos (ETA); 2º Com o intuito de aumentar a eficiência dessas células produzidas, e diminuir o custo do processamento, foram desenvolvidas as células solares a base de perovskitas organometálicas (PVOM), onde é possível chegar a eficiências em torno de 20%. Uma tinta a base de aerogel de TiO2 foi utilizada com o intuito de aumentar a superfície de contato e assim depositar sobre essa tinta, uma maior concentração de perovskita (PVOM). Essa tinta de aerogel de TiO2 foi utilizada como camada transportadora de elétron, e para evitar o curto circuito existente pela presença de buracos nesse filme, uma fina camada de pasta de TiO2 foi depositada. As células solares contendo aerogel de TiO2 tiveram uma eficiência na conversão do fóton incidente em corrente em função do comprimento de onda (IPCE) superior comparadas a células solares contendo pasta de TiO2. Os aerogéis de TiO2 e a tinta a base de aerogel foram caracterizadas a partir de microscopia eletrônica de transmissão (MET-100kV), Análise de área superficial (BET), Espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Termogravimétrica (TG), Difração de raio-X (DRX), Espectrofotometria na região do UV-vis. A elevada superfície de contato no filme contendo a tinta de aerogel de TiO2 foi detectada na análise de Perfilometria. Os pontos quânticos sintetizados foram caracterizados a partir da espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectrofotometria na região do UV-vis e Espectroscopia de Fotoluminescência (PL). Para caracterizar as células solares e avaliar sua eficiência, curvas J×V foram realizadas e assim foram determinados: tensão de circuito aberto (VOC), densidade de corrente de curto circuito (JSC), fator de preenchimento (FF) e espectros de IPCE também foram realizados. A tinta a base de aerogel mostrou-se bastante promissora para células solares ETA e perovskita, pois a mesma facilita o processo de interpenetração da camada a ser depositada.<br> / Abstract : Photovoltaic conversion systems are considered one of the most promising options of renewable energy. A major problem of conventional photovoltaic technologies is the high cost of processing. In this context solar cells dye-sensitized have attracted considerable attention, but its constitution comprises liquid electrolytes, which makes this cell unstable, due to its degradation, and to overcome this instability, solid state solar cells are being studied. In this thesis it was developed two types of solid state solar cells: 1. Films of CdTe quantum dots were deposited on a TiO2 aerogel ink film and thus was studied solar cells extremely thin absorbers (ETA) activity; 2. In order to increase the efficiency of these cells produced, and decrease the cost of processing, researched solar cells at higher descent in the world, solar cells perovskites high performance where you can reach efficiencies of around 20%. A TiO2 aerogel ink film was used in order to increase the contact surface and thus deposited on this ink, a higher concentration of perovskite (PVOM). This TiO2 aerogel ink was used as the electron carrier layer, and to prevent existing short circuit by the presence of holes in the film, a thin layer of TiO2 paste was deposited. The solar cells containing TiO2 aerogel had a conversion efficiency of incident photon current as a function of wavelength (IPCE) higher compared to solar cells containing TiO2 paste. The TiO2 aerogels and TiO2 aerogel ink, were characterized from transmission electron microscopy (TEM-100kV), surface area analysis (BET), Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), thermogravimetry (TG), X-ray Diffraction (XRD), spectrophotometry in the UV-vis region. The high contact surface of the film containing the TiO2 aerogel ink was detected in the profilometry analysis. The synthesized quantum dots were characterized from Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), spectrophotometry in the UV-vis region and photoluminescence spectroscopy (PL). To characterize solar cells and evaluate their efficiency, J × V curves were carried out and so were determined: open circuit voltage (VOC), short circuit current (JSC), fill factor (FF) and IPCE spectra were also conducted. TiO2 aerogel ink proved to be very promising for solar cells ETA and perovskite, as it facilitates the interpenetration process the layer to be deposited.

El objetivo general del presente trabajo de título es estudiar la viabilidad de obtener celdas solares de bajo costo, con la finalidad de fabricar una celda solar con los equipos y tecnología disponibles en la actualidad en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Para esto se estudiaron las etapas de obtención de una celda solar, tal como el proceso de formación de textura en el sustrato, deposición y difusión de distintas capas dopantes y formación de contactos metálicos. En la actualidad, nuestra facultad ha considerado la importancia que existe en la investigación de este tipo de energía. Es por esto que la Dra. Denise Criado, del Departamento de Ciencias de los Materiales de la Universidad de Chile, ha iniciado esta línea de investigación, comenzando con la fabricación y caracterización de películas delgadas para aplicación en celdas solares de bajo costo en un laboratorio convencional. Sin duda, para desarrollar esta tecnología es necesario disponer de un laboratorio con las características adhoc, el cual no está disponible. Por lo tanto, es necesario reacondicionar equipos e instalaciones para cumplir los requerimientos mínimos de fabricación y limpieza. Los procesos iniciales de fabricación fueron destinados para acondicionar y mejorar las condiciones de construcción y poder definir factores que influían de forma relevante en los flujos de corriente del dispositivo definitivo. Para esto se determinaron volúmenes óptimos de películas a través de los experimentos y literatura, tiempos óptimos de exposición y deposición dentro de los diversos procesos involucrados. Se logró fabricar una juntura de aluminio, silicio y fósforo, para posteriormente depositar contactos metálicos y así lograr medir flujos de corriente. A su vez, se probó una celda solar, donde los contactos eran proporcionados por un polímero conductor. De estas medidas se logró determinar la existencia de aumentos en el flujo de corriente, tanto en junturas con contactos poliméricos como en junturas con contactos metálicos comparadas con medidas realizadas a la juntura sin contacto. El mayor aumento en el flujo de corriente fue obtenido en una celda con contactos metálicos, llegando cerca de 49 mA, por sobre el flujo de 3,3 mA obtenido en celdas con contacto polimérico, sobre probetas de 1 in2 . Se obtuvo una eficiencia de 1,5 % para la celda de contactos metálicos, valor que puede aumentar mejorado procesos que lleven a un mejor contacto metálico, disminuir resistencias en el cuerpo de la celda y en los contactos, disminuir impurezas, mejorar gradiente de difusión y minimizar contacto lateral entre capas.

Made available in DSpace on 2013-11-27T18:52:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000452300-Texto+Completo-0.pdf: 1439969 bytes, checksum: 5e2e2d1d0059b8b7556d1755c0aa069a (MD5) Previous issue date: 2013 / The aim of this thesis was the development of industrial bifacial solar cell on ntype FZ-Si and Cz-Si wafers, metallized by screen printing. The boron diffusion was performed with the dopant PBF-20. The sequence of the dopant (B and P) diffusion was assessed and in a process the oxidation was done at the same thermal step of boron diffusion. Bifacial solar cells were developed in FZ-Si wafers using the process with phosphorus diffusion before the boron diffusion. The best solar cell was processed with boron diffusion at 1000° C during 20 minutes and achieved 14. 3% (emitter) and 13. 7% (back surface field) efficiencies. With boron diffusion before the phosphorus diffusion and oxidation in the same step that the boron diffusion, the best solar cell was developed with the oxidation of 30 minutes. The firing process of metal pastes was performed at 860 °C and belt speed of 240 cm/min. The best bifacial solar cell reached 13. 5% (face with phosphorus) and 11. 8% (side with boron) efficiencies. The fill factor of 0. 61 (emitter) limited the efficiency. Bifacial solar cells were developed on Cz-Si wafers, with boron diffusion before the phosphorus diffusion. The best efficiency was achieved with oxidation of 40 minutes. The increase of oxygen flow produced solar cells with greater uniformity of efficiency. However, when the solar cells were processed in the presence of nitrogen, the efficiency was reduced mainly in the emitter. The firing temperature of the best solar cell was 840 °C and the belt speed was 200 cm/min. The efficiency was of approximately 13. 3 % in both faces. When illuminated by the emitter, the solar cells developed in both kinds of substrate showed similar efficiency of 13. 3 % -13. 5 %. In the back surface filed, the efficiency of solar cells processed in FZ-Si was limited by fill factor. / O objetivo desta tese foi o desenvolvimento de células solares bifaciais industriais com metalização por serigrafia, em lâminas de silício Si-FZ e Si-Cz, ambas tipo n. A difusão de boro foi realizada com o dopante PBF-20. Avaliou-se a ordem da difusão dos dopantes e em um processo a oxidação foi realizada na mesma etapa térmica da difusão de boro. Para o processo com difusão de fósforo antes da difusão de boro foram desenvolvidas células solares bifaciais em lâminas de Si-FZ. A melhor célula solar foi processada com difusão de boro na temperatura de 1000 °C e o tempo de 20 minutos e alcançou a eficiência de 14,3 % (emissor) e 13,7 % (campo retrodifusor). Do processo com difusão de boro antes da difusão de fósforo e oxidação na mesma etapa que a difusão de boro, a melhor célula solar foi obtida com o tempo de oxidação de 30 minutos. O processo de queima das pastas metálicas foi realizado na temperatura de 860 °C e velocidade de esteira de 240 cm/min. A melhor célula solar bifacial alcançou a eficiência de 13,5 % (face com fósforo) e de 11,8 % (face com boro).O fator de forma, de 0,61 (emissor) limitou a eficiência. Foram desenvolvidas células solares bifaciais em lâminas de Si-Cz, com difusão de boro antes da difusão de fósforo. A melhor eficiência foi obtida para o tempo de oxidação de 40 minutos. Constatou-se que o aumento da vazão de oxigênio contribuiu para que as células solares apresentem eficiência mais uniforme. Porém, quando as células solares foram processadas na presença de somente nitrogênio, a eficiência foi reduzida, principalmente na face com o emissor. A melhor célula solar foi desenvolvida na temperatura de queima de 840 °C e velocidade de esteira de 200 cm/min e apresentou a eficiência de aproximadamente 13,3 %. Na face com o emissor, as células solares desenvolvidas com os dois tipos de substrato apresentaram eficiência similar da ordem de 13,3 % - 13,5 %. Na face do campo retrodifusor, a eficiência das células solares processadas em Si-FZ foi limitada pelo fator de forma.

Made available in DSpace on 2014-09-19T02:01:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000461037-Texto+Completo-0.pdf: 1578465 bytes, checksum: cec1eb94f17a753cab90e1952f24deed (MD5) Previous issue date: 2014 / The main goal of the solar cell industry is to reduce the production costs so that the photovoltaic solar energy can be competitive with other kinds of electricity generation. Currently, many industrial silicon solar cells use p-type wafers and have a thickness of approximately 200 μm. The combination of the use of n-type silicon to obtain higher efficiency devices and thinner wafers can be an alternative for reducing costs. The aim of this work was to develop and evaluate silicon solar cells fabricated in thin wafers of n-type Czochralski-growth monocrystalline solar grade silicon, specifically in the development of the manufacturing process of p+nn+ and n+np+ solar cells. An etching based on 100 g of KOH and 1600 mL of H2O kept at 85 °C was experimentally suited for thinning 200 μm wafers. Seven minutes in the etching were needed for obtaining 135 μm – 140 μm thick wafers. The time of the standard texture etch used in the NT-Solar was optimized and the time that produced the lower reflectance was 40 min. By comparing metal pastes of Ag, Ag/Al and Al, we concluded that the latter enabled the manufacture of the more efficient solar cells, with both structures and aluminum metal paste cannot etch-through the TiO2 thin film.This way, the Al paste has to be deposited on the p+ face before the deposition of this film. The firing of the Ag and Al metal pastes were optimized taking into account the firing temperature. The higher average efficiencies were observed when the firing temperature remained in the range of 870 °C a 890 °C. More efficient solar cells fabricated with n+np+ and p+nn+ structures achieved the efficiency of 13. 8 % and 13. 2 %, respectively. The internal quantum efficiency showed the solar cells presented high surface recombination. By comparing both structures obtained with similar processes, we can conclude that n+np+ is the most suitable to the production of ntype silicon solar cells. / O principal objetivo da indústria de células solares é reduzir os custos de produção a fim de que a energia solar fotovoltaica possa ser competitiva com outras formas de produção de energia elétrica. Atualmente, a maioria das células solares industriais de silício utilizam lâminas tipo p e estas possuem espessura da ordem 200μm. A combinação do uso de silício tipo n para a obtenção de dispositivos de maior eficiência e lâminas finas podem ser alternativas para a redução dos custos. Este trabalho teve por objetivo desenvolver e avaliar células solares fabricadas sobre lâminas finas de silício monocristalino Czochralski, grau solar, tipo n, especificamente no desenvolvimento do processo para fabricação de células p+nn+ e n+np+. Adaptou-se experimentalmente um ataque químico baseado em 100 g de KOH diluídos em 1600 mL de H2O para afinamento de lâminas de 200 μm, sendo necessários 7 min de imersão com a solução a 85 °C para obtenção de lâminas de 135 μm – 140 μm. A texturação padrão do NT-Solar foi usada, sendo que o tempo de processo que produziu a menor refletância foi de 40 min. Ao comparar pastas de Ag, Ag/Al e Al, constatou-se que a última permitiu a fabricação das células solares mais eficientes, com ambas as estruturas.Observou-se que esta pasta não consegue perfurar o filme de TiO2 e a mesma deve ser depositada sobre a face p+ antes da deposição deste filme. A queima de pastas metálicas de Ag e Al foi otimizada considerando a temperatura do processo térmico e concluiu-se que esta deve estar no intervalo de 870 °C a 890 °C, onde se observou a eficiência média mais alta. As células solares mais eficientes fabricadas com as estruturas n+np+ e p+nn+ atingiram a eficiência de 13,8 % e 13,2 %, respectivamente. A eficiência quântica interna mostrou que as células solares têm alta recombinação nas superfícies. Comparando ambas as estruturas obtidas por processos similares, conclui-se que a estrutura n+np+ é a mais adequada para produção de células solares finas em base n.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000402013-Texto+Parcial-0.pdf: 142332 bytes, checksum: cff810ef59b72c282454906ddd24fa55 (MD5) Previous issue date: 2008 / The purpose of this work was the development of new techniques in order to obtain selective emitters to process high efficiency silicon solar cells. A selective region of BSF (Back Surface Field) was obtained by the development of the technique A, using laser radiation. A Nd:YAG solid-state laser processing system, with 1,064 μm wavelength and gaussian energy distribution, is used in this work. Materials 1, 2 and 3 were used. Selective emitters on the front side emitter n+ were obtained by two different techniques (B and C), both using laser diffusion. The best configuration of selective emitters achieved for technique B, results in the sheet resistance of 17 Ω/⌁ and 178 Ω/⌁, for the n++ and n+ regions, respectively. For the technique C, it was observed that a silicon oxide with phosphorus is needed to obtain a selective emitter structure. The best result shows sheet resistances of 20 Ω/⌁ (n++) and 40 Ω/⌁ (n+). / O objetivo desta dissertação foi o desenvolvimento de técnicas para a obtenção de emissores seletivos para fabricação de células solares de alta eficiência. Uma região seletiva de BSF (Back Surface Field) foi obtida por meio do desenvolvimento da técnica A, com emprego de radiação laser. O equipamento utilizado é um laser de estado sólido Nd:YAG, com comprimento de onda do infravermelho próximo (1,064 μm) e perfil de distribuição de energia gaussiano. Foram utilizados os materiais 1, 2 e 3. O emissor seletivo na região n+ frontal foi obtido por meio de duas técnicas (B e C), ambas com a utilização de difusão por laser: A melhor configuração de emissor seletivo para a técnica B apresentou resistência de folha da ordem de 17 Ω/⌁ e de 178 Ω/⌁, para as regiões n++ e n+, respectivamente. Para a técnica C, concluiu-se que a presença de óxido de silício rico em fósforo é necessária para obter o emissor seletivo. O melhor resultado em termos da resistência de folha foi de 20 Ω/⌁ (n++) e de 40 Ω/⌁ (n+).