Estudo de filmes finos transparentes e condutores de ZnO para aplicação em células solares de Si.

Abstract

Células solares de filmes finos de silício são uma das mais promissoras tecnologias fotovoltaicas para as próximas décadas devido à disponibilidade quase ilimitada da matéria-prima necessária para sua fabricação e ao grande potencial para produção em larga escala. Além da camada absorvedora de silício, filmes finos de óxidos transparentes e condutores (TCO) são também importantes componentes destes dispositivos sendo que as propriedades ópticas e elétricas destes filmes têm importante papel na eficiência dos mesmos. Filmes finos de ZnO e ZnO:Al, devido às suas excelentes propriedades ópticas e elétricas, além do baixo custo de produção e da não toxicidade, têm sido bastante estudados para aplicação em células solares de silício. Foi desenvolvido no Núcleo de Desenvolvimento Científico e Tecnológico de Materiais Solares do CETEC um processo nacional de obtenção de alvos de ZnO e ZnO:Al2O3 para deposição de filmes finos de ZnO e ZnO:Al por meio da técnica de evaporação por feixe de elétrons assistida por plasma de argônio e por meio de uma técnica inovadora: a evaporação a plasma. Os filmes de ZnO e ZnO:Al obtidos por ambas as técnicas foram caracterizados, apresentando propriedades ópticas, elétricas e estruturais adequadas à aplicação dos mesmos como TCO. O filme de ZnO obtido pela técnica de evaporação a plasma foi empregado pela primeira vez como TCO em uma célula solar do tipo heterojunção com filmes finos intrínsecos – SHJ para a qual foi medida eficiência de 11,4% no Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos – NREL. Além de ter sido desenvolvido um método nacional para fabricação de alvos de ZnO e ZnO:Al para deposição de filmes finos, empregando-se também matéria prima nacional, houve contribuição para a literatura com o estudo sobre as propriedades dos filmes e desenvolvimento de um processo de fabricação nacional em escala quase industrial. Pela primeira vez foi reportada eficiência de células solares de silício do tipo SHJ, utilizando ZnO como TCO, produzido por evaporação a plasma.