Otimização de células fotovoltaicas baseadas em pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs (2025)
- Authors:
- Autor USP: SOUZA, LUCAS ANDRADE TEIXEIRA DE - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FMT
- DOI: 10.11606/D.43.2025.tde-07032025-122219
- Subjects: CÉLULAS SOLARES; EPITAXIA POR FEIXE MOLECULAR
- Keywords: BANDA INTERMEDIÁRIA; EPITAXIA; EPITAXY; PONTO QUÂNTICO; QUANTUM DOT; SOLAR CELL; INTERMEDIATE BAND; SUBMONOCAMADA; SUBMONOLAYER
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Oobjetivo deste trabalho foi estudar o efeito da dopagem em pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs crescidos sobre uma superfície de GaAs(001) com reconstrução c(4 × 4) sobre as propriedades de células solares de GaAs de banda intermediária, utilizando a técnica de epitaxia por feixe molecular. O trabalho foi dividido em duas atividades principais. Numa primeira etapa, realizou-se a otimização da estrutura de uma célula solar de GaAs de junção p-i-n utilizada como referência. Essa otimização foi baseada em simulações computacionais realizadas com o software SCAPS, seguidas do crescimento e processamento das estruturas projetadas, utilizando técnicas previamente otimizadas no laboratório. Como resultado, a eficiência de conversão da célula de referência foi aumentada de 8,47(4)% para 9,33(4)%, considerando medições sob iluminação do espectro AM1,5G, sem a utilização de camadas anti-reflexo, janelas, mecanismos de reaproveitamento de fótons ou concentradores. Em paralelo, foi realizada, por meio de medidas de fotoluminescência, a otimização da espessura da camada de cobertura (cap layer) e dois fluxos de materiais usados para o crescimento dos pontos quânticos. Observou-se que o sinal óptico aumentava com a espessura da cobertura, atingindo um valor máximo com 10nm de GaAs depositados em baixa temperatura.Além disso, verificou-se que os pontos quânticos podiam ser depositados com uma taxa de Ga de 0,5MC/s, sem a necessidade de reduzir a pressão de As para manter uma boa qualidade óptica. Na segunda etapa, os pontos quânticos de submonocamada otimizados foram inseridos no meio da camada intrínseca da estrutura de referência otimizada anteriormente. Foram crescidas cinco amostras, cada uma com diferentes densidades de dopagem de Si nos pontos quânticos. Esses dispositivos foram processados e caracterizados experimentalmente. Nenhum deles apresentou uma eficiência de conversão superior à célula de referência. Medidas de eficiência quântica externa evidenciaram que os dispositivos eram capazes de absorver fótons com energia inferior ao gap do GaAs, mas não foi observada influência da dopagem dos pontos quânticos de submonocamada na absorção desses fótons. Acredita-se que isso resulte da forte segregação dos átomos de In, que diminui a concentração de In nas nanoestruturas e o confinamento dos portadores
- Imprenta:
- Data da defesa: 27.02.2025
- Este artigo possui versão em acesso aberto
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- Versão do Documento: Versão publicada (Published version)
-
Status: Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access) -
ABNT
SOUZA, Lucas Andrade Teixeira de. Otimização de células fotovoltaicas baseadas em pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-07032025-122219/. Acesso em: 17 mar. 2026. -
APA
Souza, L. A. T. de. (2025). Otimização de células fotovoltaicas baseadas em pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-07032025-122219/ -
NLM
Souza LAT de. Otimização de células fotovoltaicas baseadas em pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 17 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-07032025-122219/ -
Vancouver
Souza LAT de. Otimização de células fotovoltaicas baseadas em pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 17 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-07032025-122219/
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