Otimização de células fotovoltaicas baseadas em pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs

Resumo

O objetivo deste projeto é continuar a pesquisa iniciada na primeira tese de doutorado donosso grupo (defendida no dia 09/05/2023) relacionada com a fabricação de célulasfotovoltaicas baseadas em pontos quânticos de InAs/GaAs depositados pela técnica de epitaxiapor feixes moleculares (MBE, "molecular beam epitaxy") sobre substratos de GaAs.Tentaremos melhorar as células solares recentemente desenvolvidas em nosso grupo de duasmaneiras. A primeira consiste em otimizar a estrutura da célula de referência de GaAs queserve como hospedeira para as células contendo pontos quânticos. Isso será feito comsimulações computacionais usando o programa livre SCAPS e variando tanto o tipo deestrutura (p-i-n ou n-i-p) quanto a dopagem e espessura de cada camada envolvida naestrutura. A segunda maneira diz respeito à otimização de alguns parâmetros de crescimentodos pontos quânticos de submonocamada de InAs/GaAs (SMLQDs, "submonolayer quantumdots") que foram usados no lugar dos pontos quânticos convencionais de Stranski-Krastanov(SKQDs, "Stranski-Krastanov quantum dots") e já possibilitaram obter dispositivos com melhordesempenho. Esses SMLQDs possuem teoricamente várias vantagens em relação aos SKQDs,tais como uma maior densidade superficial, uma maior flexibilidade no controle do seutamanho vertical, e a ausência da camada molhante (wetting layer) em torno dasnanoestruturas. Por serem estruturas menos usadas que os SKQDs e terem um crescimentomais complexo, as condições experimentais de deposição dos SMLQDs ainda precisam serdeterminadas com melhor precisão. Boa parte dos principais parâmetros já foi otimizada emnosso grupo nos últimos anos, mas ainda precisamos acertar a dopagem dos próprios SMLQDsque é extremamente importante para maximizar a absorção da radiação solar possuindoenergia menor que a do gap do GaAs e, assim, tentar pela primeira vez superar a eficiência deuma célula de referência GaAs (o que não foi conseguido por ninguém até agora).