OPTIMIZATION OF THE TOP INGAP JUNCTION IN TRIPLE JUNCTION SOLAR CELLS FOR SPATIAL APPLICATIONS

• Main Author: VICTOR DE REZENDE CUNHA
• Other Authors: PATRICIA LUSTOZA DE SOUZA
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2018
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=36277@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=36277@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA === As células solares de junções múltiplas detém os atuais recordes mundiais de eficiência de conversão fotovoltaica. Uma dificuldade técnica que existe nestes dispositivos é que a corrente destes dispositivos é limitada pela menor dentre as geradas por cada uma das junções. No caso da célula solar de junção tripla de InGaP/InGaAs/Ge, a célula padrão para aplicações espaciais, a limitação é na célula intermediária. Existe uma proposta de uso de poços quânticos na junção para aumentar a corrente produzida pela célula intermediária, sendo assim, as outras junções pn que compõem a célula tripla precisam ser redesenhadas para que haja um casamento de corrente. O presente trabalho tem como objetivo apresentar um design otimizado para a célula solar de InGaP que é a junção pn do topo. O intuito é encontrar uma estrutura otimizada para o casamento de corrente através de simulações e fabricar a célula solar. As amostras foram crescidas em um reator de deposição epitaxial de metalorgânicos em fase de vapor e os dados utilizados no crescimento das camadas, a saber: espessura e dopagem, foram obtidos a partir das simulações realizadas. Para verificação da qualidade ótica, estrutural e elétrica das camadas crescidas, foram feitos experimentos de fotoluminescência, difração de raio-x e efeito Hall. São apresentadas curvas de resistividade obtidas pelo método da linha de transmissão, curva de corrente-tensão e eletroluminescência que dão um diagnóstico da qualidade do dispositivo produzido. === Multi-junction solar cells hold the current world records of photovoltaic conversion efficiency. A technical difficulty that exists in these devices is that the current of these devices is limited by the smaller of those generated by each of the joints. In the case of the triple junction solar cell of InGaP / InGaAs / Ge, the standard cell for spatial applications, the limitation is on the intermediate cell. There is a proposal to use quantum wells at the junction to increase the current produced by the intermediate cell, so the other pn junctions that make up the triple cell need to be redesigned to have a current match. The present work aims to present an optimized design for the InGaP solar cell which is the top pn junction. The intention is to find an optimized structure for the current matching through simulations and fabricate the solar cell. The samples were grown in a vapor phase epitaxial deposition reactor and the data used in the growth of the layers, namely thickness and doping, were obtained from the simulations. To verify the optical, structural and electrical quality of the grown layers, photoluminescence, x-ray diffraction and Hall effect experiments were performed. Resistivity curves obtained by the transmission line method, current-voltage curve and electroluminescence are presented, which give a diagnosis of the quality of the device produced.