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

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).