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Células solares de silício de alto rendimento: otimizações teóricas e implementações experimentais utilizando processos de baixo custo.; High efficiency silicon solar cells: theoretical optimizations and experimental developments using low cost processes.

Stem, Nair
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 24/10/2007 PT
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67.057026%
O trabalho realizado nesta tese esteve apoiado em dois objetivos principais. O primeiro centrado na otimização das etapas e processos de fabricação de células solares de silício de alto rendimento envolvendo redução de custos. O segundo objetivo foi direcionado na implementação de células solares eficientes e não dependentes do armadilhamento de impurezas através da difusão de alumínio. Para levar a cabo estes objetivos de forma planejada, o trabalho dividiu-se em otimizações teóricas e implementações experimentais. As otimizações teóricas foram realizadas utilizando dois programas: um programa desenvolvido (simulacell.pas) e implementado no próprio LME (versão 2), e o outro adquirido comercialmente, PC1D. De acordo com os resultados obtidos em estruturas completas n+p e n++n+p foi possível concluir que tanto as estruturas formadas através de emissores homogêneos como as obtidas utilizando emissores duplamente difundidos permitem alcançar eficiências elevadas, 25,5% a 26,0%, respectivamente, em um amplo intervalo de espessuras e concentrações superficiais de dopantes. No que tange aos desenvolvimentos experimentais, este trabalho se inicia com o desenvolvimento de um processo simplificado de baixo custo...

IMPROVEMENT OF BULK HETEROJUNCTION SOLAR CELLS TROUGH AU ION IMPLANTATION INTO PEDOT:PSS LAYER; MELHORAMENTO DE CÉLULAS SOLARES POLIMÉRICAS DE HETEROJUNÇÃO NO VOLUME ATRAVÉS DA IMPLANTAÇÃO IÔNICA DE OURO NA CAMADA DE PEDOT:PSS

Badilla, Dennis Gerardo Brenes
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/12/2014 EN
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67.076787%
Organic solar cells show great potential to become a commercially available technology for renewable clean energy production due to their attractive properties. Inexpensive materials and manufacturing processes, including classical roll-to-roll fabrication, as well as the ability to produce flexible, low weight, semitransparent devices are some of the advantages organic photovoltaics provide. Addressing the most common issues in these new technologies, i.e., the low efficiencies of devices and rapid degradation of materials, could bring a realistic alternative for the photovoltaic industry. In this work, the performance of P3HT:PCBM based bulk heterojunction solar cells modified through low energy gold ion implantation in the hole transporting layer, the PEDOT:PSS, is studied. Reference solar cells without gold were also fabricated and characterized for comparison. Through field emission scanning electron microscopy (FESEM) micrographs, the formation of gold nanoparticles (AuNPs) in the PEDOT:PSS has been shown layer for the highest implantation doses used. Absorbance measurements of PEDOT:PSS films before and after gold implantation further confirmed this result. TRIDYN and SRIM simulation programs estimated shallow gold implantations of ~3 nm underneath the PEDOT:PSS films surface. Current-voltage (JxV) characteristics of reference solar cells under AM 1.5 illumination presented the uncommon S-shaped curves...

Camadas antirrefletoras de carbono amorfo e carbeto de silício para células solares de silício cristalino; Antireflective coatings of amorphous carbon and silicon for crystalline silicon solar cells

Douglas Soares da Silva
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 27/03/2009 PT
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67.032437%
Nesta tese estamos propondo o uso de carbono amorfo como um possível candidato para uso como camada antirrefletora em células solares de silício cristalino. O carbono amorfo pode ser preparado com alta banda proibida e tem propriedades importantes como alta dureza, baixo coeficiente de atrito, preparado à temperatura ambiente, etc. Além disso, o carbono amorfo é um material abundante na natureza e seu uso em eletrônica poderia reduzir o consumo de materiais tóxicos, contribuindo para reduzir danos ao meio ambiente. Foram exploradas as propriedades óticas dos filmes de carbono e carbono de silício produzidos por diferentes métodos de deposição (RF Glow Discharge, RF Sputtering e FCVA_Filtered Cathodic Vacuum Arc) visando a aplicação como camadas antirrefletoras em células solares. O estudo de propriedades óticas dos filmes, como a banda proibida, índice de refração, coeficiente de absorção e reflexão integrada foram determinantes para as conclusões deste trabalho. Para isto foram importantes a fabricação de células solares e o estudo dos principais parâmetros fotovoltaicos: eficiência, corrente de curto circuito, tensão de circuito aberto e fator de preenchimento. As células solares de silício monocristalino foram desenvolvidas a partir da técnica amplamente difundida e conhecida através da difusão térmica de dopantes de fósforo...

Preparação, caracterização e aplicação de eletrólitos polímericos gel em células solares TiO2/corante; Preparation, characterization and application of gel polymer electrolyte in dye sensitized solar cells

João Eduardo Benedetti
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 03/12/2010 PT
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67.158193%
Este trabalho consistiu na preparação, caracterização e posterior aplicação de eletrólitos poliméricos gel em celulas solares de TiO2/corante. No Capítulo I, e apresentado uma introdução geral sobre células solares e eletrólitos poliméricos. O Capítulo II contém os objetivos deste trabalho. No Capítulo III, são preparados os eletrólitos polimérico gel utilizando a matriz polimérica de poli(oxido de etileno-co-2-(2-metoxietoxi) etil glicidil eter) (P(EO/EM)) contendo I2 e várias concentrações de g-butirolactona (GBL) e LiI. Esses eletrólitos foram caracterizados por medidas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), ressonância magnética de Li (RMN), termogravimetria (TGA), difração de raios-X (DRX), condutividade e voltametria cíclica (VC). O eletrólito polimérico gel P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 apresentou excelentes propriedades químicas e eletroquímicas. Esses eletrólitos foram aplicados nas células solares de TiO2/corante, conforme e apresentado no Capítulo IV. As células solares foram caracterizadas por meio das curvas de corrente-potencial (J-V), estimativa do tempo de vida do eletron e espectroscopia de absorção transiente (TAS). De modo geral, os dispositivos montados com o eletrólito polimérico (P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 apresentaram um aumento da fotocorrente com a incorporação de GBL no eletrólito. Esse resultado e influência da maior difusão das especies redox no meio. Em contrapartida...

Celulas fotovoltaicas hibridas de polimeros condutores e nanoparticulas inorganicas; Hybrid solar cells based on conducting polymers and inorganic nanoparticles

Jilian Nei de Freitas
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/08/2009 PT
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67.119883%
Este trabalho consistiu no desenvolvimento e caracterização de materiais para aplicação em células fotovoltaicas híbridas. No Capítulo I, uma introdução geral sobre o funcionamento e estado da arte de células solares, e sobre as propriedades de polímeros condutores e nanopartículas inorgâncias é apresentada. O Capítulo II contém os objetivos deste trabalho. No Capítulo III, foram investigados novos polímeros condutores, baseados na combinação de unidades fluoreno com unidades tiofeno e/ou benzeno. As propriedades fotofísicas, eletroquímicas e de transporte de cargas foram caracterizadas, e esses polímeros foram então combinados com um derivado solúvel de fulereno (PCBM) e os compósitos formados (heterojunção) foram aplicados em células solares com configuração ITO | PEDOT:PSS | Heterojunção | LiF | Al. A seguir, foram sintetizadas nanopartículas de CdSe com diferentes tamanhos, usando um método descrito na literatura. Essas partículas foram caracterizadas por medidas de absorção e emissão, voltametria cíclica (VC), difração de Raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), conforme apresentado no Capítulo IV. Os polímeros investigados inicialmente foram combinados com as nanopartículas de CdSe...

Células solares sensibilizadas por corante; Dye-sensitized solar cells

Natália de Faria Coutinho
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/12/2014 PT
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67.11331%
A demanda mundial de energia elétrica tem crescido muito nas últimas décadas, o que tem levado a uma busca mais expressiva por fontes de energia renováveis e sustentáveis. Deste modo, as células solares, que através do efeito fotovoltaico convertem a energia proveniente do sol em energia elétrica, tem ganhado atenção. Dentre os vários tipos de células solares, se encontram as células solares sensibilizadas por corante, DSSC, que têm ganhado interesse de estudiosos da área por apresentarem uma possibilidade de geração de energia elétrica a baixo custo. Para que essas células ganhem competitividade no mercado, é necessário que suas eficiências aumentem, e é nesse ramo de pesquisa que o presente trabalho se coloca. Este trabalho foi baseado no estudo e otimização da eficiência de células solares sensibilizadas por corante, onde verificamos a influência de vários fatores na eficiência das células. Dentre eles, se encontram o processo de manufatura das células, o pós-tratamento de TiCl4 sobre o filme nanoestruturado de TiO2, a composição da pasta de TiO2 e do eletrólito líquido, o método de deposição da Pt no contra-eletrodo, e a utilização de uma camada espalhadora de luz com nanopartículas de TiO2 da ordem de 200nm. Além disso...

Aplicação de nanoestruturas de carbono em células solares orgânicas e inorgânicas = : Application of carbon nanostructures in organic and inorganic solar cells; Application of carbon nanostructures in organic and inorganic solar cells

Thiago Franchi Pereira da Silva
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 27/02/2015 PT
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67.04732%
Células solares orgânicas e inorgânicas representam uma excelente alternativa como fonte de energia renovável. Este trabalho consiste em aplicar nanoestruturas de carbono obtidas pela técnica HFCVD (Hot Filament Chemical Vapour Deposition) como componentes utilizados na construção e melhoria de células solares orgânicas (organic photovoltaics - OPVs) e células sensibilizadas por corante (dye-sensitized cells - DSCs). Foi obtido óxido de grafeno reduzido (rGO), carbono tipo diamante (DLC - diamondlike carbon) e diamante condutor nanoestruturado. Estes materiais foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (SEM-FEG), microscopia de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectroscopia Raman e análise termogravimétrica (TGA). O rGO foi empregado na construção das células DSC misturado na pasta de TiO2 em diferentes concentrações, produzindo o aumento de fotocorrente gerada e, consequentemente, o rendimento. O mesmo material foi empregado nas OPVs, em diferentes concentrações, para a substituição do fulereno PCBM (1-(3-metoxicarbonil)-propil-1-1-fenil- (6,6)metanofulereno) e também em conjunto com o fulereno, sendo observada também a melhoria no desempenho dos dispositivos em função da concentração. Com finalidade de substituir os contraeletrodos das células DSC...

Potential of CPV receivers integrating screen-printed solar cells

Ramos, Carina Alexandra Rebelo
Fonte: Faculdade de Ciências e Tecnologia Publicador: Faculdade de Ciências e Tecnologia
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2011 ENG
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67.27181%
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização Sustentável; Photovoltaic systems present themselves as an excellent alternative for clean energy production. To reach large applications, obstructions as high silicon prices must be overcome. Solar concentration systems are a potential solution since silicon is replaced by cheaper material (like mirrors or lenses). Nevertheless, there are still many issues and challenges yet to overcome. One of these challenges is the economic cost of the solar cells, since the CPV systems need to integrate expensive high efficiency solar cells specially designed to operate at high levels of radiation. Thus, it is necessary to explore new approaches. In this thesis presents a study of the potential of the screen-printed silicon solar cells to integrate the CPV systems, concretely the HSUN system. Two solar cells, conventional 1Sun and conventional 15Suns, were analyzed and integrated in the HSUN sub-receivers, in order to understand their behavior under several levels of concentration and when integrated in series in sub-receivers. After the first part of the experimental campaign (electrical characterization of solar cells) it was concluded that the conventional standard silicon solar cells are unsustainable for use in the HSUN system (which operates a 15 suns)...

Surface passivation of silicon solar cells using plasma-enhanced chemical-vapour-deposited SiN films and thin thermal SiO2/plasma SiN stacks

Schmidt, Jan; Kerr, Mark John; Cuevas, Andres
Fonte: Institute of Physics Publishing Publicador: Institute of Physics Publishing
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 177785 bytes; 358 bytes; application/pdf; application/octet-stream
EN_AU
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67.015464%
Two different techniques for the electronic surface passivation of silicon solar cells, the plasma-enhanced chemical vapour deposition of silicon nitride (SiN) and the fabrication of thin thermal silicon oxide/plasma SiN stack structures, are investigated. It is demonstrated that, despite their low thermal budget, both techniques are capable of giving an outstanding surface passivation quality on the low-resistivity (∼1 _ cm) p-Si base as well as on n+-diffused solar cell emitters with the oxide/nitride stacks showing a much better thermal stability. Both techniques are then applied to fabricate front and rear-passivated silicon solar cells. Open-circuit voltages in the vicinity of 670 mV are obtained with both passivation techniques on float-zone single-crystalline silicon wafers, demonstrating the outstanding surface passivation quality of the applied passivation schemes on real devices. All-SiN passivated multicrystalline silicon solar cells achieve an open-circuit voltage of 655 mV, which is amongst the highest open-circuit voltages attained on this kind of substrate material. The high open-circuit voltage of the multicrystalline silicon solar cells results not only from the excellent degree of surface passivation but also from the ability of the cell fabrication to maintain a relatively high bulk lifetime (>20 µs) due to the low thermal budget of the surface passivation process.; yes

A comparative study of the prospective solar cells for NPSAT1

Mitchell, Sherri Rene
Fonte: Monterey, California. Naval Postgraduate School Publicador: Monterey, California. Naval Postgraduate School
Tipo: Tese de Doutorado Formato: xiii, 59 p. : ill. (some col.)
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67.045723%
Approved for public release, distribution is unlimited; The Naval Postgraduate School's next satellite to be launched will be the technology demonstration experiment NPSAT1 in 2006. This satellite will be laden with some of the school's top research projects including on orbit solar cell I-V curve testing. The designers of this satellite were presented with three types of solar cells with which to power their satellite: silicon, gallium arsenide, and triple junction cells. This thesis evaluates those three types of cells on the merits of their advertised and tested efficiency, cost, performance, and reaction to radiation experiments. Although the triple junction cells have already been selected to provide solar power to the onboard experiments, the background justification for such cells is warranted.; Lieutenant, United States Navy

A novel approach to modeling the effects of radiation in Gallium-Arsenide solar cells using Silvaco's atlas software

Crespin, Aaron L.
Fonte: Monterey, California. Naval Postgraduate School Publicador: Monterey, California. Naval Postgraduate School
Tipo: Tese de Doutorado Formato: xvi, 67 p. : ill. (some col.) ;
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67.0536%
Approved for public release; distribution is unlimited; The effects of radiation in GaAs solar cells has been extensively researched and the results of numerous investigation have yielded a considerable amount of information about the degradation in irradiated solar cells. This thesis establishes a novel method in which to use Silvaco's physically-based device simulator, ATLAS, to model the effects of radiation on solar cell output characteristics. A virtual model representing a single junction GaAs solar cell was created in ATLAS. The effects of radiation were modeled using carrier trapping statements representing the defects associated with various fluence levels of 1 MeV electron radiation which were characterized with Deep Level Transient Spectroscopy techniques. The resulting output characteristics of the virtual solar cell, illuminated with a simulated AM0 spectrum, were compared to published experimental measurements for GaAs solar cells of the same dimensions. The virtual solar cell demonstrated a good correlation between the measured and virtual solar cell output characteristics and accurate representation of the spectral response. Complete ATLAS and MATLAB codes are included in appendices.; Major, United States Marine Corps

DEVELOPMENT OF CONJUGATED COPOLYMERS FOR CARBON NANOTUBE-BASED SOLAR CELLS

KRAFT, THOMAS M
Fonte: Quens University Publicador: Quens University
Tipo: Tese de Doutorado
EN; EN
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67.03376%
The investigation carried out in this project allowed for the development of eleven regioregular π-conjugated alternating copolymers and their implementation in organic solar cells. The eleven synthesized polymers, poly[(2,7-(9-(heptadecan-9-yl)-9H-carbazole))-alt-(4,7-dithien-2-yl-2,1,3-benzothiadiazole)] (CB), poly[(2,7-(9,9-dioctyl-9H-fluorene-2,7-diyl))-alt-(1,6-pyrene)] (LP), poly[(2,7-(9-(heptadecan-9-yl)-9H-carbazole))-alt-(5,5’’’-(3,3’’’-dihexyl-2,2':5',2'':5'',2'''-quarterthiophene))] (CT), poly[(2,7-(9-(heptadecan-9-yl)-9H-carbazole))-alt-(2,7-9H-fluoren-9-one)] (CF), poly[(2,7-(9-(heptadecan-9-yl)-9H-carbazole))-alt-(1,6-pyrene)] (CP), poly[(2,7-(9,9-dioctyl-9H-fluorene-2,7-diyl))-alt-(4,7-dithien-2-yl-2,1,3-benzothiadiazole)] (LB), poly[(2,7-(9,9-dioctyl-9H-fluorene-2,7-diyl))-alt-(2,7-9H-fluoren-9-one)] (LF), poly[(5,5’’’-(3,3’’’-dihexyl-2,2':5',2'':5'',2'''-quarterthiophene))-alt-(2,7-9H- fluoren-9-one)] (TF), poly[(2,7-(9,9-dioctyl-9H-fluorene-2,7-diyl))-alt-(4,4'-dioctyl-2,2'-bithiophene)] (oTLT), poly[(2,7-(9-(heptadecan-9-yl)-9H-carbazole))-alt-(4,4'-dioctyl-2,2'-bithiophene)] (oTCT), poly[(2,7-(9-(heptadecan-9-yl)-9H-carbazole))-alt-(4,4'-dihexyl-2,2'-bithiophene)] (TCT), were investigated using theoretical methods that included semi-empirical geometry optimizations...

Eletrólito polimérico gel contendo óxido de grafeno reduzido para aplicação em células solares sensibilizadas por corante; Gel polymer electrolyte containing reduced graphene oxide for use on dye-sensitized solar cells

Paulo Ernesto Marchezi
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 17/07/2015 PT
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67.0176%
Células solares sensibilizadas por corante (DSSC) são candidatas promissoras para a geração de energia fotovoltaica de baixo custo desde o trabalho pioneiro de O¿Regan e Grätzel em 1991. Uma das principais desvantagens encontradas por esses dispositivos está relacionada com a utilização de um eletrólito líquido, o que limita a durabilidade e estabilidade. Este problema pode ser parcialmente resolvido usando eletrólitos poliméricos sólidos ou gel, apesar de ser observada uma diminuição do potencial de circuito aberto (Voc) das células solares utilizando eletrólitos poliméricos gel. A adição de materiais carbonosos, como nanotubos de carbono (CNT ) e derivados grafeno em eletrólitos poliméricos gel é uma alternativa interessante para aumentar a eficiência de DSSCs. Assim, óxido de grafeno (GO) ou óxido de grafeno reduzido (RGO) pode ser adicionado a eletrólitos poliméricos gel, devido à sua capacidade de promover condução eletrônica, além de suas propriedades catalíticas. Além disso, estes materiais podem formar uma rede 3D e, assim, aumentar a estabilidade das células solares, que contribui para evitar a perda do eletrólito. Neste trabalho, apresentamos a síntese e caracterização de um eletrólito polimérico gel contendo diferentes quantidades de rGO e sua aplicação em DSSCs. Utilizou-se um copolímero baseado em poli(óxido de etileno)...

Accurate explicit equations for the fill factor of real solar cells:Applications to thin-film solar cells

Taretto, Kurt Rodolfo; Soldera, Marcos Maximiliano; Troviano, Mauricio Eduardo
Fonte: John Wiley & Sons Ltd Publicador: John Wiley & Sons Ltd
Tipo: info:eu-repo/semantics/article; info:ar-repo/semantics/artículo; info:eu-repo/semantics/publishedVersion Formato: application/pdf
ENG
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67.057026%
Even within the simplest real solar cell model, the exact value of the fill factor (FF) is only computable by numerical calculations. Here, we perform approximations to the power-voltage curve given by the one-diode model with series and shunt resistance losses, obtaining explicit expressions for the voltage and current at the maximum power point, and thus an explicit approach for the FF. Over a broad range of possible solar cell parameters, including cells where the impact of shunt losses on the fill factor is not negligible, the approximate equations yield relative errors typically around 1%. The equations are applied to explore the dependence of FF on alternative buffer material thickness of organic solar cells, and to investigate the incidence of shunt and series resistance losses on the FF of Cu (In,Ga) Se2 solar cells under indoor illumination conditions. ; Fil: Taretto, Kurt Rodolfo. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingenieria. Departamento de Electrotecnica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte; Argentina; Fil: Soldera, Marcos Maximiliano. Universidad Nacional del Comahue. Facultad de Ingenieria. Departamento de Electrotecnica; Argentina; Fil: Troviano...

Fabrication of jet printed interdigitated back contact solar cells

Alvarez-Camacho, Guadalupe
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
EN_US
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67.070312%
Interdigitated back contact solar cells were fabricated by a process in which patterned photoresist is jet printed directly on the wafer instead of by lithography. The patterned photoresist is used as a barrier for phosphorous and boron implantation as well as for contacts and metal etching. Control solar cells were fabricated by lithography in order to compare the performance of each patterning method. It was found that some of the jet printed photoresist films had non-uniformity issues with respect to the minimal thickness required for implant masking. When these thin zones are not present, structures obtained by jet printed are very similar to those obtained by lithography. With appropriate manufacturing development this technology has been shown to be feasible for lower-cost high volume production of solar cells.

Design, fabrication, and characterization of solar cells for high temperature and high radiation space applications

Bittner, Zachary
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
EN_US
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67.21301%
In this work, novel III-V photovoltaic (PV) materials and device structures are investi- gated for space applications, specifically for tolerance to thermal effects and ionizing radia- tion effects. The first focus is on high temperature performance of GaP solar cells and on performance enhancement through the incorporation of InGaP/GaP quantum well structures. Temperature dependent performance of GaP solar cells is modeled and compared to a modeled temperature dependence of GaAs. The temperature model showed that a GaP cell should have a normalized efficiency temperature coefficient of -1.31 *10⁻³°C⁻¹, while a standard GaAs cell should have a normalized temperature coefficient of -2.23*10⁻³°C⁻¹, representing a 42% improvement in the temperature stability of efficiency. Both GaP and GaAs solar cells were grown using metal organic vapor phase epitaxy and fabricated into solar cell devices. An assortment of optical and electrical characterization was performed on the solar cells. Finally, GaP solar cell performance was measured in an environment simulating the temperatures and light concentrations seen in sub 1 AU solar orbits, simulating the effects on a solar cell as it approaches the sun. A positive normalized temperature coefficient of 2.78*10⁻³°C⁻¹ was measured for a GaP solar cell...

Light trapping designs for thin silicon solar cells

Mutitu, James
Fonte: University of Delaware Publicador: University of Delaware
Tipo: Tese de Doutorado
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67.1066%
Prather, Dennis; With the increasing scarcity of fossil fuels and a general concern for the environmental impacts of carbon emissions and hazardous radiation, the need for clean renewable energy sources has become not only a national priority but also an issue of national security. Renewed interest in the development of solar electricity has led to the development of new avenues that address the issues of cost and efficiency associated with photovoltaics. One of the prominent approaches being explored is thin film solar cell technology, which offers prospects of lower material costs and increases the adaptability of solar cell design. The goal of this work is to increase the efficiency and versatility of thin film solar cell devices through the development of improved light trapping schemes. Enhanced light trapping schemes increase the absorption of light within solar cell devices and thereby increase the efficiency and ultimately reduce the cost per watt of energy produced. This thesis introduces the fundamental ideas behind the science of light trapping in thin silicon solar cells. The specific approach involves enhancing the light trapping capabilities, of the thin solar cells, by incorporating photonic device engineering concepts which include photonic crystals...

Optoelectronic characterization of wide-bandgap (AgCu)(InGa)Se 2 thin-film polycrystalline solar cells including the role of the intrinsic zinc oxide layer

Obahiagbon, Uwadiae
Fonte: University of Delaware Publicador: University of Delaware
Tipo: Tese de Doutorado
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67.0176%
Hegedus, Steven S.; Experiments and simulations were conducted to vary the thickness and the sheet resistance of the high resistance (HR) ZnO layer in polycrystalline thin film (AgCu)(GaIn)Se2 (ACIGS) solar cells. The effect of varying these parameters on the electric field distribution, depletion width and hence capacitance were studied by SCAPS simulation. Devices were then fabricated and characterized by a number of optoelectronic techniques. Thin film CIGS has received a lot of attention, for its use as an absorber layer for thin film solar cells. However, the addition of Silver (Ag) to the CIGS alloy system increases the band gap as indicated from optical transmission measurements and thus higher open circuit voltage (V oc ) could be obtained. Furthermore, addition of Ag lowers the melting temperature of the alloy and it is expected that this lowers the defect densities in the absorber and thus leads to higher performance. Transient photocapacitance analysis on ACIGS devices shows sharper band edge indicating lower disorder than CIGS. Presently there is a lack of fundamental knowledge relating film characteristics to device properties and performance. This is due to the fact that some features in the present solar cell structure have been optimized empirically. The goal of this research effort was to develop a fundamental and detailed understanding of the device operation as well as the loss mechanism(s) limiting these devices. Recombination mechanisms in finished ACIGS solar cell devices was studied using advanced admittance techniques (AS...

Three terminal Si-Si:Ge monolitic tandem solar cells

Wang, Lu
Fonte: University of Delaware Publicador: University of Delaware
Tipo: Tese de Doutorado
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67.223145%
Barnett, Allen M.; Stand-alone transparent Si solar cell and low band gap Si:Ge solar cell can be applied together in a high performance multi-junction solar cell system to absorb the middle and long wavelength light. In this system, optics needs to be designed carefully for the back side of transparent Si solar cell to optimize the long wavelength light transmission. Photon losses cannot be eliminated in the stand-alone system. In this thesis a 3-terminal Si-Si:Ge monolithic tandem solar cell consisting of a top silicon solar cell and a bottom Si:Ge solar cell sharing a common base, which can take advantage of both the silicon solar cell and Si:Ge solar cells and overcome the current mismatch effect and photon losses between Si solar cell and Si:Ge solar cell is designed, modeled and fabricated. It can replace independent Si solar cell and Si:Ge solar cell in a multi-junction solar cell system. Modeling of 3 terminal Si-Si:Ge monolithic tandem solar cell is done to find out its maximum efficiency. A modified PERL cell is put on top of the modeled structure because it's the world record silicon solar cell. Its thickness is modified to analyze the effects of near band edge absorption. There are three cases for the bottom Si:Ge solar cell under modified PERL cell...

Cu(In,Ga)Se2 thin films processed by co-evaporation and their application into solar cells

Sastré-Hernández,J.; Calixto,M.E.; Tufiño-Velázquez,M.; Contreras-Puente,G.; Morales-Acevedo,A.; Casados-Cruz,G.; Hernández-Pérez,M.A.; Albor-Aguilera,M.L.; Mendoza-Pérez,R.
Fonte: Sociedad Mexicana de Física Publicador: Sociedad Mexicana de Física
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/10/2011 EN
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67.014307%
Polycrystalline Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) solar cells are attractive because low cost techniques can be used to obtain high efficiency thin film photovoltaic devices. Several research groups around the world have developed CIGS/CdS solar cells with efficiencies larger than 15% [1] using evaporation, making it an attractive and reliable technique for thin film deposition. Our PVD system is provided with MBE-type Knudsen cells to deposit CIGS thin films on glass/Molibdenum (Mo) substrates. The deposition conditions for each metal source have been established by doing a deposition profile of temperature data vs. growth rate by co-evaporation to obtain CIGS thin film for solar cells. Characterization of the co-evaporated CIGS thin films was performed by X-ray diffraction (X-RD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) techniques. Good quality polycrystalline films were obtained as shown by X-RD patterns. SEM micrographs show films having a very uniform appearance with large grain sizes (~1 µm). Photoluminescence (PL) studies on CIGS samples with different Ga and Cu concentrations (Ga/Ga+In) = 0.25 and 0.34 and (Cu/In+Ga) = 0.83, 0.88 and 0.94) have been performed. The EDS results have shown that is possible to control very precisely the CIGS thin film composition using these Knudsen cells. Film thicknesses of ~3-4 µm...