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dc.contributor.authorPellegrini, Manuela
dc.date.accessioned2021-12-02T17:14:59Z
dc.date.available2021-12-02T17:14:59Z
dc.date.issued2021-11-26
dc.identifier.citationPELLEGRINI, Manuela. Células solares: princípios e investigação do uso de redes de nanofios de SnO2 para aumento de eficiência. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física Bacharelado) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15244.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15244
dc.description.abstractIn this work, a review was carried out on the functioning of commercially available solar cells and methods used to improve their efficiency, focusing in the final part on the proposal to apply the use of a network of SnO2 nanowires as a covering layer. Currently on the market there is a prevalence of silicon cells and thin films, so that several techniques have already been developed to increase light absorption in these devices. Since the operation of the aforementioned solar cells is based on the junction of two doped semiconductors, recombination processes aim to be avoided, prioritizing the greatest possible generation of free electron-hole pairs. In order to increase the optical path inside the device and consequently the photogeneration rate, surface texturing processes were developed that retain the incident photon for a longer time. As an example, the use of pyramidal structures in Si crystalline cells is applied. However, the texturing with the best theoretical performance is the so-called Lambertian surface, which is considered to be perfectly random. In addition to the interest in increasing the photon path, there is also a concern to avoid reflective losses at cell interfaces. To get around this problem, anti-reflective (AR) layers are used to improve the absorption of a certain band of the electromagnetic spectrum. Therefore, an AR layer is usually used together with surface texturing. Among the materials that have been highlighted in the photovoltaic industry, there is the class of materials TCOs (transparent conductive oxides) that have high transmission in the visible spectrum combined with high conductivity. TCOs are usually used as contacts in solar cells, however reflective losses of up to 30%-40% show the need to decrease this percentage. Several studies have already investigated the use of nanowire network with application to increase the performance of photovoltaic devices. Techniques are found that use nanostructures from an AR layer to a layer on an already textured surface with known geometries. Thus, the use of a network of SnO2 nanowires proves to be a hitherto unprecedented alternative in this scenario, but with potential applicability. Through the synthesis via the VLS method (vapor-liquid-solid) the growth of a network containing nanobelts is guaranteed. This type of synthesis stands out for its simplicity in obtaining high purity samples. As it is a chemical vapor deposition where the growth of nanowires is oriented on nanodrops of a catalyst metal, only the end of the wire contains the metal, resulting in a high purity nanowire. By changing the synthesis parameters, such as the thickness of the metallic layer and the concentration of Sn used, aspects such as the diameter of the nanowire and the thickness of the mesh can be indirectly modified. Therefore, when applying to cells already used in industry, it is possible to investigate which are the best synthesis conditions that lead to the most satisfactory results.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectCélulas solarespor
dc.subjectSnO2por
dc.subjectTexturização de superfíciespor
dc.titleCélulas solares: princípios e investigação do uso de redes de nanofios de SnO2 para aumento de eficiênciapor
dc.title.alternativeSolar cells: principles and investigation of the use of SnO2 nanowire networks to increase efficiencyeng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Chiquito, Adenilson José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7087360072774314por
dc.description.resumoNeste trabalho foi realizada uma revisão sobre o funcionamento de células solares já disponíveis comercialmente e métodos utilizados para melhora da eficiência destas, com foco na parte final sobre proposta de aplicação do uso de uma rede de nanofios de SnO2 como camada de recobrimento. Atualmente no mercado há prevalência de células de silício e filmes finos, de modo que diversas técnicas já foram desenvolvidas para incrementar a absorção de luz nestes dispositivos. Sendo o funcionamento das células solares citadas baseado na junção de dois semicondutores dopados, processos de recombinação visam ser evitados, priorizando a maior geração possível de pares elétron-buraco livres. A fim de se aumentar o caminho óptico dentro do dispositivo e consequentemente a taxa de fotogeração, desenvolveu-se processos de texturização de superfície que retêm por maior tempo o fóton incidente. Como exemplo aplica-se o uso de estruturas piramidais em células cristalinas de Si. Entretanto, a texturização com melhor performance teórica é a denominada superfície Lambertiana, a qual é considerada perfeitamente aleatória. Além do interesse em aumentar o caminho do fóton, também existe a preocupação de se evitar perdas reflexivas nas interfaces da célula. Para contornar este problema utilizam-se camadas antirrefletoras (AR) para melhorar a absorção de uma determinada faixa do espectro eletromagnético. Portanto, usualmente é utilizada uma camada AR juntamente com texturização de superfície. Dentre os materiais que vem recebido destaque na indústria fotovoltaica, encontra-se a classe de materiais TCOs (transparent conductive oxides) que apresentam alta transmissão no espectro visível aliada à alta condutividade. Habitualmente TCOs são utilizados como contatos em células solares, entretanto perdas reflexivas de até 30%-40% evidenciam a necessidade de diminuir-se esta porcentagem. Diversos estudos já investigam o uso de rede de nanofios com aplicação para aumentar o desempenho de dispositivos fotovoltaicos. São encontradas técnicas que utilizam nanoestruturas desde como camada AR até como camada sobre superfície já texturizada com geometrias conhecidas. Deste modo, o emprego de uma rede de nanofios de SnO2 revela-se uma alternativa até então inédita neste cenário, mas com potencial de aplicabilidade. Por meio da síntese via método VLS (vapor-líquido-sólido) garante-se o crescimento de uma rede contendo nanofitas. Este tipo de síntese destaca-se por sua simplicidade na obtenção de amostras de alta pureza. Por ser uma deposição química de vapor onde o crescimento dos nanofios orienta-se sobre nanogotas de um metal catalisador, somente a extremidade do fio contêm o metal, resultado em um nanofio de alta pureza. Por meio da mudança de parâmetros da síntese, tais como espessura da camada metálica e concentração de Sn utilizado, aspectos como o diâmetro do nanofio e espessura da rede podem ser indiretamente modificados. Portanto, na aplicação em células já utilizadas na indústria, pode investigar-se quais as melhores condições de síntese que levam aos resultados mais satisfatórios.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTRUTURAS ELETRONICAS E PROPRIEDADES ELETRICAS DE SUPERFICIES INTERFACES E PELICULASpor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8875265742260767por
dc.publisher.courseFísica Bacharelado - FBpor


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