Publicação
Nanotech thin film photovoltaics
| Resumo: | O percurso óptico num dispositivo optoelectrónico, como uma célula solar ou um fotodíodo, pode ser definido como a distância que um fotão (não absorvido) percorre com sucesso dentro do dispositivo sem sair para fora do mesmo. Esta característica é geralmente descrita como a espessura do dispositivo. De qualquer modo, a luz que entra num dispositivo, projectado para ter boas características de captura de luz, tem múltiplas reflexões apresentando um percurso óptico muitas vezes superior ao da sua espessura física. Este efeito pode melhorar a absorção da luz e as características do dispositivo. Uma aproximação interessante para melhorar a captura da luz passa por introduzir nanoestruturas plasmónicas e, nos últimos anos, nanopartículas metálicas acopladas a semicondutores absorventes que têm sido utilizados para melhorar a absorção em células solares de filmes finos. Este trabalho apresenta um estudo teórico que teve como objectivo identificar a condição de ressonância plasmónica para um sistema formado por nanopartículas metálicas embutidas numa matriz de a-Si:H. O estudo baseou-se no modelo de Tauc-Lorentz para a permitividade eléctrica do a-Si:H e no modelo de Drude para nanopartículas metálicas e para a polarizabilidade de uma partícula esférica com um raio de 10-20 nm. Foram também feitas simulações FDTD da propagação da luz dentro desta estrutura apresentando uma comparação entre os efeitos causados por uma nanoesfera de alumínio, prata e, para a análise comparativa, um condutor perfeito ideal. Apresenta-se, também, a simulação de uma distribuição de luz numa linha de nanoesferas igualmente espaçadas, com os resultados da influência da distância média entre as nanopartículas. Os resultados das simulações mostram que é possível obter ressonância plasmónica na parte, do espectro da luz, dos vermelhos (600-650 nm) quando são embutidas nanoesferas de alumínio de 20 nm em a-Si:H. Também é possível melhorar a absorção da luz, nesta parte do espectro, introduzindo uma distribuição linear de nanoesferas espaçadas de 180 nm. |
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| Autores principais: | Leão, Hugo Filipe Fernandes |
| Assunto: | Plasmónica Polarizabilidade Células fotovoltaicas Absorção Tauc-Lorentz Células solares Sistemas fotovoltaicos Plasmon Surface plasmon polariton |
| Ano: | 2013 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa |
| Resumo: | O percurso óptico num dispositivo optoelectrónico, como uma célula solar ou um fotodíodo, pode ser definido como a distância que um fotão (não absorvido) percorre com sucesso dentro do dispositivo sem sair para fora do mesmo. Esta característica é geralmente descrita como a espessura do dispositivo. De qualquer modo, a luz que entra num dispositivo, projectado para ter boas características de captura de luz, tem múltiplas reflexões apresentando um percurso óptico muitas vezes superior ao da sua espessura física. Este efeito pode melhorar a absorção da luz e as características do dispositivo. Uma aproximação interessante para melhorar a captura da luz passa por introduzir nanoestruturas plasmónicas e, nos últimos anos, nanopartículas metálicas acopladas a semicondutores absorventes que têm sido utilizados para melhorar a absorção em células solares de filmes finos. Este trabalho apresenta um estudo teórico que teve como objectivo identificar a condição de ressonância plasmónica para um sistema formado por nanopartículas metálicas embutidas numa matriz de a-Si:H. O estudo baseou-se no modelo de Tauc-Lorentz para a permitividade eléctrica do a-Si:H e no modelo de Drude para nanopartículas metálicas e para a polarizabilidade de uma partícula esférica com um raio de 10-20 nm. Foram também feitas simulações FDTD da propagação da luz dentro desta estrutura apresentando uma comparação entre os efeitos causados por uma nanoesfera de alumínio, prata e, para a análise comparativa, um condutor perfeito ideal. Apresenta-se, também, a simulação de uma distribuição de luz numa linha de nanoesferas igualmente espaçadas, com os resultados da influência da distância média entre as nanopartículas. Os resultados das simulações mostram que é possível obter ressonância plasmónica na parte, do espectro da luz, dos vermelhos (600-650 nm) quando são embutidas nanoesferas de alumínio de 20 nm em a-Si:H. Também é possível melhorar a absorção da luz, nesta parte do espectro, introduzindo uma distribuição linear de nanoesferas espaçadas de 180 nm. |
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