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Calcogenetos dopados com metais para aplicação em células solares de filmes finos processados a partir de soluções

Processo: 18/26005-2
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 18 de março de 2019
Vigência (Término): 17 de março de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Lucia Helena Mascaro Sales
Beneficiário:Marcos Antonio Santana Andrade Junior
Supervisor no Exterior: Hugh Hillhouse
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos, SP, Brasil
Local de pesquisa : University of Washington, Estados Unidos  
Vinculado à bolsa:17/15144-9 - Calcogenetos dopados com metais para aplicação em células solares de bandas intermediárias, BP.PD
Assunto(s):Fotoeletroquímica

Resumo

Células solares de filmes finos de calcogenetos podem ser capazes de superar as células solares de filmes finos nos requisitos iniciais de investimento de capital e no custo final da eletricidade ($/W) devido a sua alta eficiência e baixo custo. Os calcogenetos que têm sido comumente usados como materiais absorvedores são CIS, CIGS e CZTS. Eles apresentam algumas vantagens de ter um band gap direto e ajustável (1,0 - 2,5 eV) e alto coeficiente de absorção (> 104 cm-1). Métodos utilizando precursores em solução para a deposição de filmes finos em células solares atraem uma grande atenção devido ao baixo custo de fabricação em comparação as técnicas atuais envolvendo deposição sob vácuo. Neste projeto, nós propomos o uso de um método de baixo custo para a deposição de camadas absorvedoras de calcogenetos por spray-coating, que já é amplamente empregado em vários ramos da indústria. Além disso, nós pretendemos aumentar a eficiência dos dispositivos fotovoltaicos pela descoberta de formulações para passivar defeitos, aumentar a concentração de carregadores de carga, ou até mesmo criando bandas intermediárias. Avanços já foram feitos no CZTS via dopagem com lítio (descoberta pelo grupo do Prof Hillhouse) e no CIGS via dopagem com potássio. Aqui, investigaremos o efeito dos dopantes Mn, Co, Ni, Sb e Bi, principalmente em materiais CIS, CIGS e CZTS. Primeiramente, um grande número de materiais absorvedores será rapidamente selecionado com medidas de fotoluminescência e fotocondutividade para determinar a variação do nível de quase-Fermi e o comprimento de difusão do portador (Ld), respectivamente. Os materiais mais promissores serão explorados e serão aplicados na fabricação de células solares e serão testados sob condições padrões de 1 Sun para medir o VOC, JSC e a eficiência de conversão de energia em eletricidade (PCE).