Obtenção e caracterização de camadas depositadas de SiO para armazenamento de cargas positivas em células solares MOS tipo inversão empregadas na colheita de energia em ambientes internos (2025)
- Authors:
- Autor USP: SHIGA, WILLIAM TSUYOSHI - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PSI
- Subjects: CÉLULAS SOLARES; ENERGIA SOLAR
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Este trabalho mostra a fabricação, caracterização e modelagem de camadas de monóxido de silício/dielétrico de porta (SiO/ SiOxNy ou SiO/SiO2) para passivação de células solares MOS (Metal-Óxido-Semicondutor) operando no modo depleção em ambientes internos. Após a caracterização elétrica das estruturas Al/SiO/SiO2/Si-P de capacitores MOS (Metal-Óxido-Semicondutor), a carga efetiva positiva na camada de SiO foi obtida a partir das características de Capacitância x Tensão (CxV). Essa carga positiva promove a formação da camada de depleção nas regiões expostas de SiO/SiOxNy/Si-P ao redor da grade de metal que é a porta das células solares Al/SiOxNy/Si-P. O processo de tunelamento através das estruturas Al/SiOxNy/Si-P e Al/SiO2/Si-P foi modelado utilizando um novo método de separação da condutância paralela (Gp) e da resistência série RSV para um regime de alta corrente de tunelamento nas estruturas MOS fabricadas. A carga efetiva positiva da camada de SiO, com ~180-195 nm de espessura, resultou aproximadamente 1,2x1012/cm2 e foi obtida a partir da tensão de faixa plana (VFB) extraída da estrutura Al/SiO/SiO2/Si-P. Para a estrutura Al/SiOxNy(1,8nm)/Si-P, a condutância paralela Gp resultou mais elevada (~3-5 mS) comparado com a estrutura Al/SiO2(4nm)/Si-P (~0,5-1,5 mS). Além disso, foi observado um aumento no rendimento da conversão de energia luminosa em eletricidade para as estruturas Al/SiOxNy(1,8nm)/Si-P empregadas como células solares em ambientes internos após o recozimento a 400ºC durante 30 min. em argônio ultrapuro. As curvas de densidade de corrente x tensão (JxV), utilizando iluminação de 100 mW/cm2 (simulador solar) ou iluminação interna de 5,0 mW/cm2 (LED) ou 11,7 mW/cm2 (lâmpada halógena) a 25ºC na superfície da amostra, foramextraídas para as espessuras de SiO de ~180-195 nm e os principais parâmetros elétricos foram obtidos para as células fotovoltaicas MOS, como a corrente de curto-circuito (Jsc), a tensão de circuito aberto (Voc) e a eficiência de conversão energética (η). O valor de η foi obtido para a célula solar MOS recoberta com a camada de SiO previamente recozida e iluminada com 100 mW/cm2 (simulador solar), 5,0 mW/cm2 (LED) ou 11,7 mW/cm2 (lâmpada halógena), que apresentaram: η ≈ 0,54%, η ≈ 1,0% e η ≈ 5,5%, respectivamente. O valor mais alto de eficiência obtido para lâmpada halógena foi explicado considerando que os substratos de silício apresentam maior absorção de luz nas bandas de infravermelho próximo e médio para o caso da iluminação com lâmpada halógena, em comparação com a absorção predominante na banda de UV-vis que ocorre para iluminação com LED ou simulador solar.
- Imprenta:
- Data da defesa: 04.11.2025
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ABNT
SHIGA, William Tsuyoshi. Obtenção e caracterização de camadas depositadas de SiO para armazenamento de cargas positivas em células solares MOS tipo inversão empregadas na colheita de energia em ambientes internos. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-21012026-152457/pt-br.php. Acesso em: 26 jan. 2026. -
APA
Shiga, W. T. (2025). Obtenção e caracterização de camadas depositadas de SiO para armazenamento de cargas positivas em células solares MOS tipo inversão empregadas na colheita de energia em ambientes internos (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-21012026-152457/pt-br.php -
NLM
Shiga WT. Obtenção e caracterização de camadas depositadas de SiO para armazenamento de cargas positivas em células solares MOS tipo inversão empregadas na colheita de energia em ambientes internos [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 26 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-21012026-152457/pt-br.php -
Vancouver
Shiga WT. Obtenção e caracterização de camadas depositadas de SiO para armazenamento de cargas positivas em células solares MOS tipo inversão empregadas na colheita de energia em ambientes internos [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 26 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-21012026-152457/pt-br.php
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