Células solares semi-transparentes de silício amorfo micro/nanocristalino

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia dos Materiais

Este trabalho teve por objectivo produzir e caracterizar células solares semitransparentes de silício amorfo/microcristalino (a-Si:H/μc-Si) para aplicação em janelas. O tipo de estrutura de célula utilizada teve por base estudos prévios que conduziram a resultados optimizados: vidro/ TCO/ p/ i´/ i/ n/ metal. As camadas semicondutoras p, i´, i e n foram produzidas por deposição química de vapores assistida por plasma (PECVD – Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) de 27,12 MHz (camada intrínseca – i) e de 13,56 MHz(camadas p, i, e n). A camada i´ é uma camada de bloqueio (buffer layer) à difusão de impurezas da camada p para a camada intrínseca. O TCO (transparent conductor oxide) usado foi o óxido de zinco dopado com gálio (GZO), devido à sua estabilidade química e textura natural de superfície. O trabalho realizado teve três principais componentes: 1) Reprodução e optimização das células solares. Esta etapa inclui a produção de células solares, a optimização do processo e ainda toda a caracterização electro-óptica necessária à optimização das células. 2) Projecto e desenho de várias máscaras que permitissem produzir células semitransparentes. Nesta fase estudaram-se diferentes máscaras de modo a obter um processo simples e uma transmitância superior a 50%. Os testes foram realizados em amostras 4cmx4cm. 3) A última etapa consistiu na produção de um protótipo demonstrativo da tecnologia desenvolvida. Nesta etapa foram realizados testes em amostras de 10cmx10cm com base nos testes da etapa 2. O protótipo final consiste na produção de uma janela com vidros de 10cmx10cm. Com o culminar do trabalho foi realizado um protótipo com a incorporação da célula semi-transparente de 10x10 cm2 no caixilho de uma janela. A integração da célula solar semitransparente com uma janela electrocrómica constituiu o desafio final deste trabalho.