quarta-feira, 4 de março de 2015

Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas da Unicamp – células solares de silício com tecnologia 100% brasileira.


Laboratório de fabricação de células solares de silício.

Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas (LPF) do Instituto de Física da UNICAMP foi fundado no início da década de 1980. Desde então, tem feito importantes contribuições ao desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos – aqueles que transformam energia luminosa em energia elétrica, como os painéis solares.
Entre os resultados dessa linha de pesquisa, destacam-se os seguintes:
Laboratório de fabricação de células solares de silício.
Laboratório de fabricação de células solares de silício.
– Células solares de silício monocristalino com eficiência de até 16%.
– Células solares de silício policristalino de 13% de eficiência.
– As primeiras células solares de silício amorfo da América Latina com eficiência de 7%.
– Células com estrutura semicondutor-isolante-semicondutor de 13 % de eficiência.
– Células solares de 13 % de eficiência, fabricadas a partir do silício metalúrgico nacional, em cooperação com a Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp (professor Paulo Mei) com colaboração da empresa brasileira RIMA S.A.
– Células solares de corante (Gratzel) de 7,5% de eficiência, desenvolvidas em colaboração com o Instituto de Química da Unicamp.

O aperfeiçoamento das células solares, na busca por melhor eficiência, menor preço, menor tamanho e maior segurança ambiental, passa pela pesquisa de novos materiais fotovoltaicos e novos revestimentos antirrefletores, entre outros temas. O grupo age nesse tipo de investigação e estuda propriedades optoeletrônicas, estruturais e termomecânicas desses novos materiais para aplicação nas células solares e também em outros dispositivos eletrônicos.

Sistema de Deposição por Camada Atômica (ALD - Atomic Layer Deposition).
Sistema de Deposição por Camada Atômica (ALD – Atomic Layer Deposition).
Atualmente, o laboratório está trabalhando no desenvolvimento de nanopartículas metálicas para aplicação do efeito plasmônico (excitação coletiva de elétrons) em células solares. A ideia é utilizar as nanopartículas em células solares e verificar se o efeito plasmônico se manifesta aumentando a eficiência quântica na região do infravermelho. Para o desenvolvimento das nanopartículas, estão sendo utilizadas as técnicas de sputtering e ablação a laser. A caracterização das nanopartículas é realizada com AFM, SEM, Raman e raios-X.

Laboratório de desenvolvimento de filmes finos. Na frente, o FCVA para desenvolvimento de DLC. No fundo, sistema PECVD.
Laboratório de desenvolvimento de filmes finos. Na frente, o FCVA para desenvolvimento de DLC. No fundo, sistema PECVD.
O grupo também está investindo no desenvolvimento e estudo de filmes ultrafinos (de poucos átomos de espessura), depositados pela técnica ALD (atomic layer deposition), que está em fase de implantação no laboratório e que será utilizada no recobrimento das nanopartículas plasmônicas e em outros trabalhos.
Outra linha importante do grupo é o desenvolvimento de materiais duros para revestimentos com propriedades mecânicas e tribológicas otimizadas para aplicações da indústria metal-mecânica. Para isso, o grupo utiliza várias técnicas de preparação de materiais como RF Sputtering, PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition); FCVA (filtered cathodic vacuum arc), electron-beam; spray químico, IBAD (ion beam assisted deposition).

Sistema DIBAD (Dual Ion Beam Assisted Deposition). As duas fontes de íons são canhões do tipo Kaufman.
Sistema DIBAD (Dual Ion Beam Assisted Deposition).
Além de suas atividades de pesquisa acadêmica, algumas delas, desenvolvidas em cooperação com a indústria, este grupo já gerou uma empresa spinoff, a Plasma-LIITS, também associada ao Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies. A empresa atua no mercado desde 2004 no desenvolvimento, fabricação e comercialização de instrumentos científicos, equipamentos e processos para tratamentos de superfície por plasma.


Fonte: Instituto Nacional de Engenharia de superfície

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