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http://hdl.handle.net/10362/138969
Título: | Dielectric materials as new approach for Cu(In,Ga)Se2 front passivation |
Autor: | Monteiro, Margarida Marques Mano Coelho |
Orientador: | Silva, Ana Teixeira, Jennifer |
Palavras-chave: | CIGS passivation alumina Photoelectron Spectroscopy |
Data de Defesa: | Fev-2021 |
Resumo: | The copper-indium-gallium-diselenide photovoltaic cell, also known as CIGS, achieves
relatively high efficiencies while reducing the amount of material usage compared to standard
silicon cells. To minimise its still occurring optoelectronic losses, the use passivation
layers is a very promising strategy. Nonetheless, it is not yet fully understood the best
architecture to adopt or how the passivation layers affect the remain layers of the cell.
Two major chemical interface studies were conducted to understand the passivated
interfaces based on: i) rear alumina passivation scheme with gold nanoparticle aggregates,
and ii) front alumina passivation architecture schemes. These studies were performed with
X-ray and Auger photoelectron spectroscopies, as these techniques are adequate to study
surfaces with high enough sensitivity and are compatible with depth profile studies. This
experimental work was developed at the International Iberian Nanotechnology Laboratory
for the Nanofabrication for Optoelectronic Applications team.
For the rear passivation study, it was verified that an alumina layer, acting simultaneously
as a diffusion barrier for nanoparticle aggregates and as a rear passivation layer,
enhanced the optical path in a CIGS photovoltaic cell. This was verified by the increase
of the short circuit current density value compared to a conventional device.
For the front passivation study, it was verified for the first time that a front passivation
5 nm layer of alumina could not resist the typical deposition process of the buffer layer of
the CIGS photovoltaic cell.
Future research should be considered regarding innovative architectures with nanoparticle
aggregates. In addition, because alumina does not appear to alter the CIGS chemistry,
alternative buffer layers for CIGS cells ought to be considered, or the compatibility of other
dielectrics for front passivation with the remaining layers’ typical deposition processes must
be investigated. A célula fotovoltaica de cobre-índio-gálio-disseleneto, também conhecida como CIGS, apresenta eficiências relativamente altas acompanhada por uma redução do material usado, comparado com as células padrão de silício. Para minimizar as perdas optoeletrónicas que ainda persistem, o uso de camadas de passivação é uma estratégia muito promissora. No entanto, ainda não é completamente conhecido a melhor arquitetura a adotar ou como as camadas de passivação afetam as restantes camadas da célula. Foram conduzidos dois estudos principais para compreender quimicamente interfaces passivadas baseados em: i) passivação posterior com alumina e agregados de nanopartículas, e ii) esquemas de passivação da parte da frente com alumina. Estes estudos foram realizados com espetroscopia de fotoeletrões de Auger e excitados por radiação raio-X, uma vez que estas técnicas são adequadas para estudar superfícies com sensibilidade suficiente e são compatíveis com estudos em profundidade. Este trabalho experimental foi realizado no International Iberian Nanotechnology Laboratory no grupo Nanofabrication for Optoelectronic Applications. Nos estudos de passivação posterior, foi verificado que uma camada de alumina pode atuar simultaneamente como barreira de difusão para agregados de nanopartículas e como uma camada de passivação, melhorando o percurso ótico dentro da célula fotovoltaica CIGS. Tal foi verificado pelo aumento do valor da densidade de corrente de curto circuito em relação a um dispositivo convencional. Nos estudos de passivação da frente foi verificado que uma camada de passivação da frente de 5 nm de alumina não resiste ao processo de deposição típico da camada tipo-n das células fotovoltaicas CIGS, pela primeira vez para estas células. Investigação futura relativa a arquiteturas inovadoras com nanopartículas deve ser considerada. Adicionalmente, porque a alumina aparenta não alterar quimicamente a camada CIGS, camadas tipo-n alternativas devem ser consideradas, ou a compatibilidade de outros dielétricos com os processos de deposição típicos das restantes camadas da célula deve ser investigada. |
URI: | http://hdl.handle.net/10362/138969 |
Designação: | Master Thesis in Physics Engineering |
Aparece nas colecções: | FCT: DF - Dissertações de Mestrado |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
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