Science and technology of solar cells based on SnS, SnS2 and GeS
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Ciência e tecnologia de células solares baseadas em SnS, SnS2 e GeS
Primeiro orientador
Membros da banca
Leonardo Cristiano Campos
Klaus Wilhelm Heinrich Krambrock
Abner de Siervo
Christoph Friedrich Deneke
Klaus Wilhelm Heinrich Krambrock
Abner de Siervo
Christoph Friedrich Deneke
Resumo
This PhD thesis aimed to build a knowledge basis on solar cell science and technology, with a focus on using environmentally friendly novel materials. The thesis is divided into two parts. The first part developed the use of scanning tunneling microscopy and spectroscopy (STM/STS) to understand the electronic behavior of tin monosulfide (SnS), a potential material for solar cells. The second part constructed and characterized a functional solar cell based on the combination of two novel candidates, GeS and SnS2. Thin films of these materials were easily produced by vapor phase depositon, resulting in the formation of p-type GeS and n-type SnS2 semiconductors. A solar cell based on these two materials was successfully characterized using standard J-V curves and showed a stable photocurrent response. Quantum efficiency measurements showed that the peak of efficiency of the solar cell is exactly where the efficiency of standard silicon collar cells sharply decreases. Therefore, the GeS/SnS2 solar cell may be of potential use as a complimentary device to produce silicon tandem solar cells. The work provides a framework for the rapid determination of the suitability and applicability of SnS, SnS2 and GeS for solar cells and other potential optoelectronic applications.
Abstract
Esta tese de doutorado teve como objetivo construir uma base de conhecimento sobre a ciência e tecnologia de células solares, com foco no uso de materiais novos e ecologicamente corretos. A tese está dividida em duas partes. A primeira parte desenvolveu o uso de microscopia e espectroscopia de tunelamento de varredura (STM / STS) para entender o comportamento eletrônico do monossulfeto de estanho (SnS), um material potencial para células solares. A segunda parte construiu e caracterizou uma célula solar funcional com base na combinação de dois novos candidatos, GeS e SnS2. Filmes finos desses materiais foram facilmente produzidos por deposição de fase vapor, resultando na formação de semicondutores GeS tipo p e SnS2 tipo n. Uma célula solar baseada nesses dois materiais foi caracterizada com sucesso usando curvas J-V padrão e mostrou uma resposta de fotocorrente estável. Medidas de eficiência quântica mostraram que o pico de eficiência da célula solar está exatamente onde a eficiência das células de silício padrão diminui acentuadamente. Portanto, a célula solar GeS/SnS2 pode ter uso potencial como dispositivo complementar para produzir células solares tandem de silício. O trabalho fornece uma estrutura para a rápida determinação da adequação e aplicabilidade de SnS, SnS2 e GeS para células solares e outras possíveis aplicações optoeletrônicas.
Assunto
Células solares, Sulfetos, Semicondutores, Microscopia de tunelamento de varredura, Espectroscopia de tunelamento
Palavras-chave
Monossulfeto de estanho, Dissulfeto de estanho, Mmonossulfeto de gemânio, Semicondutores, Deposição em fase vapor, Material 2D, Microscopia e espectroscopia de tunelamento de varredura, Célula solar