[pt] Neste trabalho tem sido investigado a presença de defeitos em células
solares de banda intermediária (IB) de GaAs con pontos quânticos (PQs) de
InAs. As três células estudadas contêm camadas de separação entre as camadas
de PQs, as quais foram crescidas à diferentes temperaturas, e camadas
delgadas de recobrimento dos PQs de diferentes espessuras. As eficiências
de conversão de energia destas células foram medidas previamente, sendo
que a célula com camadas de separação crescidas à 700 graus C e com camadas
de recobrimento de 3 nm é a mais eficiente (6.9 por cento). As outras duas células
com camadas de recobrimento de 6 nm apresentam menores eficiências:
uma, com camadas separadoras crescidas à 700 graus C, com 5.1 por cento, e a outra,
com camadas separadoras crescidas à 630 graus C, com 2.8 por cento. Estudos de DLTS
e Laplace DLTS mostram que há um grande número de defeitos em altas
concentrações na célula menos eficiente, enquanto nas outras duas células
só é detetado o mesmo defeito EL2 em menores concentrações. Portanto, a
redução dos defeitos induz o incremento da eficiência das células IB. Amostras
adicionais foram crescidas e estudadas pelas mesmas técnicas, entre
elas, três células solares com estruturas idênticas às das células IB, mas sem
PQs, e quatro amostras GaAs mono-camada dopadas com carbono e silício,
similares às camadas de contacto p e n das células IB. Do estudo das três
células sem PQs foi possível determinar que alguns defeitos nas células IB
são induzidos pelas condições de crescimento dos PQs ou são induzidos pela
temperatura de crescimento das camadas separadoras. O estudo das amostras
mono-camada indicou a presença de defeitos nos contatos p e n que
podem armadilhar os portadores foto-excitados nas células sob operação e,
portanto, limitar a eficiência delas. Os resultados deste trabalho contribuem
para desenvolver novas estratégias para crescimento epitaxial de células IB
no laboratório LabSem na PUC-Rio. / [en] Defects present in structures of intermediate band (IB) solar cells of
GaAs with InAs quantum dots (QDs) grown by MOVPE have been investigated.
The three studied IB solar cells differ in the growth temperature of
the spacer layers that separate the InAs QD layers in the active region and
the thickness of the thin layer that capping each QD layer. Previously, the
energy conversion efficiencies of these cells were measured and the cell with
the highest spacer layer-growth temperature (700 C degrees) and thinner capping
layer (3 nm) showed the highest efficiency, about 6.9 percent. The cells with thicker
capping layers (6 nm) showed lower efficiencies, one of them, with spacer
layers grown at 700 C degrees, reaching 5.1 percent, and the other one, with spacer layers
grown at 600 C degrees, reaching only 2.8 percent. In this work, DLTS and Laplace DLTS
studies show that the cell with the lowest efficiency has the largest number
and highest concentrations of defects, unlike the other two cells, which have
only one trap, EL2, in lower concentrations. These results demonstrate that
the different growth conditions are determinant for the formation of defects
and that the defect reduction leads to the increase of the IB solar cell efficiencies.
Other samples were also grown and studied by the same techniques:
three solar cells with identical structure as the IB solar cells, but without
QDs, and individually doped GaAs samples that represent the p and n contact
sides of the IB solar cells. From the study of the cells without QDs,
the origin of some defects in the IB solar cells was found to be related to
the QD growth conditions or related to the spacer layer-growth temperature.
The study of the GaAs samples indicated the presence of defects in
the p and n sides that could trap photo-excited carriers collected through
these contacts during cell operation and thus reduce the efficiency. The results
of this work allow developing new strategies to improve the epitaxial
growth quality of IB solar cells in the laboratory of semiconductors LabSem
of PUC-Rio where the studied samples were grown.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:51479 |
| Date | 09 February 2021 |
| Creators | LIDA JANETH COLLAZOS PAZ |
| Contributors | PATRICIA LUSTOZA DE SOUZA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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