Análise da viabilidade da produção de dispositivos fotovoltaicos de Cds/CdT e sobre substratos flexíveis de polimida pela técnica css

Abstract

O uso de fontes energéticas limpas e renováveis vem se intensificando ao redor do mundo. Em meio às energias renováveis, as células solares fotovoltaicas merecem destaque especial devido à praticidade de aplicação em várias escalas, à vida útil dos módulos fotovoltaicos e ao recente decréscimo no custo dos mesmos. Neste nicho de energia renovável, o mercado vem hoje dando espaço a células solares fotovoltaicas flexíveis, devido a novas possibilidades estruturais de aplicação das mesmas e facilidade de transporte dos dispositivos para regiões remotas. Esta dissertação apresenta uma análise da viabilidade do uso de substratos de poliimida na fabricação de células solares de CdTe pela técnica de sublimação em espaço reduzido (CSS), técnica que envolve altas temperaturas. As células de CdTe foram fabricadas na configuração substrato/contato frontal/CdS/CdTe/contato de fundo. Um tratamento térmico com CdCl2 foi realizado no CdTe antes deste receber o contato de fundo. Análises térmicas e testes de estabilidade mostraram que as poliimidas Kapton®HN200 e Kapton®PV9101, da Dupont, são as mais adequadas para esta finalidade. Quatro contatos transparentes, depositados por pulverização catódica, foram estudados como candidatos a contato frontal da célula. Dentre eles, o ITO foi o mais adequado, por ser estável nas condições de processamento da célula. Os parâmetros de deposição dos filmes de CdS e de CdTe foram otimizados para se adequarem aos substratos poliméricos. Verificou-se que é viável a fabricação de dispositivos fotovoltaicos de CdS/CdTe pela técnica de CSS, mas o tempo e as temperaturas da fonte e do substrato são determinantes para não degradar o polímero. As condições de processamento que garantiram a integridade das poliimidas e, ao mesmo tempo, forneceram filmes com microestrutura adequada para a formação do dispositivo foram: para o CdS, 750ºC no bloco da fonte, 450ºC no bloco do substrato, durante 30 s; para o CdTe, 650ºC no bloco da fonte, 450ºC no bloco do substrato, durante 10 min; para o tratamento térmico em atmosfera de CdCl2, 400ºC no bloco da fonte, 490ºC no bloco do substrato, por 5 min.