Estudo de diodos PIN multicamadas atuando como célula fotovoltaica

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Silva, Fábio Alex da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Células solares; Dispositivos optoeletrônicos; Germânio; Microeletrônica; Tecnologia de silício sobre isolante; Germanium; Silicon-on-insulator technology; Solar cells
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/192908

Este trabalho é baseado no estudo do comportamento de um diodo PIN de multicamadas utilizado como célula solar. Esse estudo é desenvolvido por meio de simulações em ambiente virtual, validada a partir de dados experimentais, e tem como foco principal o comportamento da geração de corrente pelo dispositivo, tanto na interação entre o dispositivo e uma determinada faixa do espectro luminoso, como na influência que as alterações nas dimensões dessa célula solar podem trazer na tensão gerada. O diodo PIN proposto encontra-se em uma lâmina SOI (Silicon On Insulator) com uma potencial aplicação destinada para a alimentação de circuitos que necessitam de ultrabaixa potência (ULP – Ultra Low Power), tais como sensores de campo para monitoramento e circuitos subcutâneos para monitoramento médico. É construído por uma camada dupla com diferentes semicondutores (silício e germânio) e, através de alterações em sua estrutura (mudança dos materiais e das dimensões), será verificado o comportamento dos principais parâmetros de uma célula solar, tais como fator de forma (FF), corrente fotogerada, tensão de circuito aberto, corrente de curto-circuito, tensão e corrente de trabalho e potência gerada pelo dispositivo. Adicionalmente, é também analisado o comportamento de penetração e absorção do espectro luminoso na célula solar e a existência de alterações nos parâmetros medidos quando há alteração na posição das camadas de semicondutores, com a finalidade de demonstrar que o incremento de uma camada de germânio pode trazer ao dispositivo inteiramente de silício. Os resultados obtidos indicam que houve um aumento na geração fotovoltaica, quando a camada de germânio se encontra posicionada acima da camada de silício. Sendo assim, este trabalho demonstra que pequenas alterações na forma de construção e nas espessuras do diodo PIN lateral usado como célula solar proporcionaram um aumento no rendimento de mais de 136% quando comparamos os dispositivos híbridos ao dispositivo inteiramente de silício.