Caracterização de bicamadas transparentes e condutoras de ZnO/ZnO:Al depositadas sobre poliimida para aplicação em células fotovoltaicas flexíveis

Autores

  • Breno Felipe Matos Lopes
  • Renan de Melo Correia Lima
  • Rodrigo Amaral de Medeiro
  • Carlos Luiz Ferreira
  • Leila Rosa de Oliveira Cruz

DOI:

https://doi.org/10.59627/rbens.2016v7i2.151

Palavras-chave:

contatos transparentes, filmes finos, ZnO/ZnO, Al, substratos flexíveis, células fotovoltaicas

Resumo

Filmes finos de ZnO e ZnO:Al foram sequencialmente depositados sobre substratos de poliimida, a fim de se alcançar as propriedades elétricas e ópticas necessárias para aplicação em contatos frontais de células solares flexíveis de filmes finos. Os filmes foram crescidos à temperatura ambiente, por pulverização catódica com rádio frequência. Dois tipos de poliimida foram investigados: Kapton®CS e Kapton®HN. Para efeitos de comparação, os filmes também foram crescidos sobre substratos de vidro. Observou-se que o Kapton®CS é melhor que o Kapton®HN para células fotovoltaicas com a configuração superstrato, porque ele é transparente em toda a faixa da região visível do espectro. Foi estudada a influência tanto da potência de deposição quanto da espessura nas propriedades dos filmes. Os resultados mostraram que os filmes de AZO com menor resistência (16-18 Ω/quad) foram obtidos com potência de 95 W e espessura de 750 nm. A transmitância média do conjunto ZnO:Al(750nm)/Kapton®CS foi de 75% e foi limitada pelo substrato Kapton®CS. A transmitância foi reduzida para 68% quando uma camada de ZnO de 100nm foi introduzida: ZnO(100nm)/ZnO:Al(750nm)/Kapton®CS. Apesar desta redução, o baixo valor de resistência alcançado, 13 Ω/quad, torna esta configuração adequada para aplicações como eletrodo frontal em células solares fotovoltaicas.

Referências

Fahrenbruch, A. L. and Bube, R. H., 1983, Fundamentals of Solar Cells, Academic Press, New York.

Jäger, S., Szyszka, B., Szczyrbowski, J., Bräuer, G. 1998. Comparison of transparent conductive oxide thin films prepared by a.c. and d.c. reactive magnetron sputtering, Surface and Coatings Technology, v. 98, n. 1-3, p. 1304–1314.

Medeiro, R. A., 2015. Produção de multicamadas de filmes finos de VOx por pulverização catódica sem quebra de vácuo, Tese de Doutorado, IME, Rio de Janeiro.

Pearton, S. J., Norton, D. P., Ip, K., Heo, Y. W., Steiner, T. 2005. Recent progress in processing and properties of ZnO, Progress in Materials Science, v. 50, n. 3, p. 293–340.

Perrenoud, J., Buecheler, S., Tiwari, A. N. 2009. Flexible CdTe solar cells and modules: challenges and prospects, Proc. SPIE, v. 7409, p. 74090L.

Perrenoud, J., Kranz, L., Buecheler, S., Pianezzi, F., Tiwari, A. N. 2011. The use of aluminium doped ZnO as transparent conductive oxide for CdS/CdTe solar cells, Thin Solid Films, v. 519, n. 21, p. 7444–7448.

Philipps, S., Warmuth, W. 2016. Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report, updated: 20 October 2016. Disponível em https://www.ise.fraunhofer.de/de/downloads/pdf-files/aktuelles/photovoltaics-report-in-englischer-sprache.pdf, acessado em 14/11/2016.

Powalla, M., Witte, W., Jackson P. et al. 2014. CIGS cells and modules with high efficiency on glass and flexible substrates, IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 4, n. 1, p. 440-446.

Sim, K. U., Shin, S. W., Moholkar, A. V., Yun, J. H., Moon, J. H., Kim, J. H. 2010. Effects of dopant (Al, Ga, and In) on the characteristics of ZnO thin films prepared by RF magnetron sputtering system, Current Applied Physics, v. 10, n. 3, p. S463–S467.

Szyszka, B., Loebmann, P., Georg, A., May, C., Elsaesser, C. 2010. Development of new transparent conductors and device applications utilizing a multidisciplinary approach, Thin Solid Films, v. 518, n. 11, p. 3109–3114.

Tiwari, A. N., Romeo, A., Baetzner, D., Zogg, H. 2001. Flexible CdTe solar cells on polymer films. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, v. 9, n. 3, p. 211–215.

Wuerz, R., Eicke, A., Frankenfeld, M., Kessler, F., Powalla, M., Rogin, P., Yazdani-Assl, O. 2009. CIGS thin-film solar cells on steel substrates, Thin Solid Films, v. 517, n. 7, p. 2415–2418.

Downloads

Publicado

2017-01-05

Como Citar

Lopes, B. F. M., Lima, R. de M. C., de Medeiro, R. A., Ferreira, C. L., & Cruz, L. R. de O. (2017). Caracterização de bicamadas transparentes e condutoras de ZnO/ZnO:Al depositadas sobre poliimida para aplicação em células fotovoltaicas flexíveis. Revista Brasileira De Energia Solar, 7(2), 91–97. https://doi.org/10.59627/rbens.2016v7i2.151

Edição

Seção

Artigos