Produção de filmes de Silício por evaporação reativa assistida por Plasma.

Abstract

O desenvolvimento de processos para a produção de células solares de menor custo ocupa importantes atividades de grupos de pesquisa acadêmicos e industriais ao redor do planeta, em uma crescente pressão por formas de energia limpa e eficiente. Neste momento histórico, antigos processos considerados não adequados para a produção de materiais fotovoltaicos retornam a cena, com novas abordagens de uso e técnicas de análise. Neste sentido este trabalho visa o estudo da técnica de evaporação reativa assistida por Plasma, na produção de filmes de Silício amorfo hidrogenado (a-Si:H) e nanocristalino hidrogenado (nc-Si:H) utilizando o reator Balzers BAI 640.As variáveis analisadas foram a temperatura do substrato e a proporção de hidrogênio na atmosfera do reator, sendo estudadas suas influências na composição e estrutura dos filmes formados. Foram usadas nas análises as espectroscopias Raman, Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e UV-Visível. As espessuras foram determinadas por perfilometria em degraus previamente criados. Pôde-se observar que quanto maior a porcentagem de hidrogênio na atmosfera de processo, menor a temperatura necessária para que ocorra o aparecimento da fase cristalina, indicando assim a presença do fenômeno de recozimento químico. Este resultado mostra um caminho promissor na obtenção de materiais nanocristalinos e até microcristalino com redução de custo, pelo uso de menor temperatura. Em se tratando de filmes amorfos pôde-se observar que existe um máximo de hidrogênio que pode ser incorporado ao filme sem que o mesmo sofra cristalização, sendo que este valor é reduzido com o aumento da temperatura. Portanto ao se variar a porcentagem de hidrogênio e a temperatura pôde-se criar no mesmo reator filmes que vão desde a-Si:H a nc-Si:H, resultado que se demonstra promissor na produção de células denominadas polimórficas. A influência da composição e estrutura nas propriedades ópticas mostrou a redução da densidade de estados com a maior hidrogenação e com a maior fração cristalina. Por outro lado, valores referentes ao fator de microestrutura das ligações Si-H dão indícios de que esses recobrimentos possuem grande numero de nanoporos ou vazios, fato que deve ser melhor avaliado em trabalhos futuros.