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

• Processo: 18/26005-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 18 de março de 2019
• Data de Término da vigência: 17 de março de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Lucia Helena Mascaro Sales
• Beneficiário: Marcos Antonio Santana Andrade Junior
• Supervisor: Hugh Hillhouse
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: 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 Screening Fotoluminescência
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Chalcogenides | metal-doping | photoconductivity | photoluminescence | Screening | Thin Film Solar Cells | 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).

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DE BRITO, JULIANA FERREIRA; SANTANA ANDRADE JR, MARCOS ANTONIO; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE; MASCARO, LUCIA HELENA. All-solution processed CuGaS2-based photoelectrodes for CO2 reduction. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 57, p. 12-pg., 2022-03-01. (18/26005-2, 18/16401-8, 17/15144-9, 18/02950-0, 17/11986-5, 14/50249-8, 13/07296-2)

DIAS, JEFERSON A.; ANDRADE JR, MARCOS A. S.; SANTOS, HUGO L. S.; MORELLI, MARCIO R.; MASCARO, LUCIA H.. Lanthanum-Based Perovskites for Catalytic Oxygen Evolution Reaction. CHEMELECTROCHEM, v. 7, n. 15, JUN 2020. (17/15144-9, 14/50249-8, 17/11986-5, 18/26005-2, 19/26860-2, 18/16401-8, 13/07296-2)

DE BRITO, JULIANA FERREIRA; COSTA, MAGNO BARCELOS; RAJESHWAR, KRISHNAN; MASCARO, LUCIA HELENA. Ammonia production from nitrogen under simulated solar irradiation, low overpotential, and mild conditions. Electrochimica Acta, v. 421, p. 10-pg., 2022-05-10. (18/26005-2, 17/11986-5, 18/02950-0, 18/16401-8, 13/07296-2, 14/50249-8, 17/21365-8)