دانلود کتاب Desenvolvimento de Técnicas de Recristalização de Fitas de Silício para Aplicação Fotovoltaica

A presente tese começa por oferecer uma perspectiva geral da indústriafotovoltaica actual, no que respeita às tecnologias e materiais empregues eseus méritos relativos, em particular do ponto de vista económico, pois oobjectivo das tecnologias desenvolvidas é, afinal, a redução dos custos dossistemas fotovoltaicos, condição essencial ao sucesso desta alternativaenergética. Procura-se enquadrar as técnicas desenvolvidas no contextomais vasto da indústria e demostrar a sua pertinência, evidenciando aslimitações das tecnologias convencionais e as vantagens das técnicas decristalização de silício directamente sob a forma de fitas finas. Apresentam-se para tal exemplos de outras técnicas de sucesso na indústria, que servemde referência e de alguma forma inspiraram o presente trabalho.Os detalhes construtivos e critérios de projecto do presente sistema derecristalização por zona fundida, ZMR (Zone Melting Recystallization), sãoapresentados no capítulo 2. Neste sistema a zona fundida é obtida porconcentração óptica com espelhos cilíndricos elípticos confocais. O processopode eventualmente ser complementado por aquecimento resistivo da fita.Segue-se, no capítulo 3, uma descrição das principais técnicas derecristalização implementadas, a saber, a recristalização óptica e arecristalização por Zona Fundida Linear (óptico-resistiva), cada uma dasquais exploradas em diversas variantes com características específicas. DeSinopse Xrealçar as variantes de STTRECH (Silicon Tape Thickness Reduction andCrystallization) realizadas em atmosfera oxidante e inerte com aumento deárea e correspondente redução de espessura dos materiais recristalizados.São referidas as diversas soluções encontradas para um dos problemasmais importantes nas técnicas de geração de fitas, a estabilização dosbordos, e as dificuldades no controlo dos processos, inerentes ao facto deestes estarem ainda num estágio muito incipiente do seu desenvolvimento.Apresentam-se, no capítulo 4, resultados das medidas da distribuição detemperatura no sistema e efeitos desta na velocidade limite derecristalização. Mostra-se que nos regimes limites de funcionamento ocorreminstabilidades da interface sólido-líquido, como o aumento anómalo dacurvatura desta, fusão superficial com transporte de massa e formação defacetas, que condicionam a qualidade das fitas produzidas. Mostram-setambém resultados relativos aos transientes de temperatura dos processos.As tensões internas, induzidas nas fitas durante o crescimento,constituem a principal limitação à taxa de produção em todas as técnicas decrescimento vertical e são objecto de estudo no capítulo 5. Dada acomplexidade do problema são apenas aflorados, principalmente de formaqualitativa, alguns aspectos considerados pertinentes, dos efeitos dadistribuição de temperatura nas referidas tensões e indicadas aspropriedades mecânicas do silício relevantes para o efeito. Sãoapresentados resultados de medidas das tensões residuais nas fitasproduzidas e possíveis razões para a deformação estrutural observada nasmais finas e largas. Sugerem-se também formas de melhorar a distribuiçãode temperatura no presente sistema, por comparação com outras técnicasde crescimento de fitas.O efeito de parâmetros de recristalização, como a velocidade e a largurada zona, na distribuição das impurezas nas fitas são evidenciados nocapítulo 6, apresentando para tal os princípios básicos da técnica de ZMR.São referidos os efeitos da presença dos contaminantes do silício maisrelevantes no trabalho desenvolvido, o oxigénio, o carbono e o azoto, eapresentados resultados relativos à concentração destes nas fitasproduzidas, assim como observações dos precipitados que lhes estãoassociados. Finalmente indicam-se diversos tratamentos térmicos que,embora não tenham sido objecto de estudo no presente trabalho, constituemopções de pós-processamento que já demonstraram notáveis incrementosde qualidade em materiais produzidos por outras técnicas de cristalização.No capítulo 7 analisam-se algumas características morfológicas emicroestruturais das fitas produzidas, realçando a qualidade da superfíciedas fitas de recristalização simples em atmosfera oxidante e os problemasinerentes à camada de óxido nas fitas de STTRECH recristalizadas namesma atmosfera. Não são esquecidos os defeitos específicos das fitasrecristalizadas em atmosfera inerte e, em ambos os casos, são oferecidasSinopse XIexplicações para os mesmos. A respeito da microestrutura são recordadosalguns conceitos básicos sobre fronteiras de grão, maclas, falhas deempilhamento e deslocações, mecanismos de geração e efeitos naqualidade dos materiais, sendo dados exemplos destes defeitos nosmateriais estudados, incluindo de alguns associados à recristalizaçãosuperficial e à precipitação de oxigénio. Apresentam-se resultados relativos àdimensão característica de grão e densidade de deslocações nas diversasvariantes de recristalização, sugerindo em vários casos, tratamentostérmicos específicos para reduzir a densidade dos defeitos observados.Uma breve referência às propriedades ópticas e eléctricas do materiaisrecristalizados e da forma como estas são afectadas pelas impurezas edefeitos estruturais, indicados anteriormente, é dada no capítulo 8. Ocomprimento de difusão dos portadores minoritários é tomado como oprincipal parâmetro de qualidade dos materiais neste trabalho, pelo que asua influência no rendimento das células fotovoltaicas é evidenciado, assimcomo os resultados da suas medidas, pela técnica de resposta espectral,para as diversas variantes de recristalização. São também apresentadosparâmetros característicos de células realizadas nos mesmos materiais.Finalmente conclui-se fazendo um revisão crítica das técnicasdesenvolvidas, dos principais avanços e inovações, e das características dosmateriais produzidos, estabelecendo um critério objectivo de avaliação dasreferidas técnicas.