Engenharia de Superfícies

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Participantes

Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas

Histórico do laboratório

O Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas (LPF) do Instituto de Física da UNICAMP foi fundado no início da década de 1980. Algumas das importantes contribuições do grupo em dispositivos fotovoltaicos nas décadas de 80 e 90 foram:

• 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 %.
• Células solares de 5 % de eficiência, a partir do silício metalúrgico nacional.

Paralelamente, mas principalmente a partir do início da década de 1990, o laboratório tem se dedicado mais ao estudo de materiais semicondutores amorfos e nanoestruturas com potencial aplicação em dispositivos fotovoltaicos estudando materiais como silício amorfo (a-Si:H), germânio amorfo (a-Ge:H), carbono amorfo (a-C, e a-C:H), ligas e dopagens destes elementos com elementos da coluna 3 e 5. Outra área importante do grupo é o desenvolvimento de superfícies duras por diferentes técnicas visando aplicações na indústria metal-mecânica.

Competências científicas e tecnológicas do laboratório em engenharia de superfícies

Atualmente a divisão deste laboratório envolvida no Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies está mais dedicada ao estudo de filmes finos e materiais nanoestruturados para aplicações na indústria metal-mecânica e em dispositivos fotovoltaicos. Ênfase tem sido dada a filmes finos de alta dureza e baixo coeficiente de atrito para o recobrimento de ferramentas. Para isto utilizamos várias técnicas de preparação de materiais como rf Sputtering, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD); Filtered Cathodic Vacuum Arc (FCVA), Electrom-Beam; Spray Químico, Ion Beam Assisted Deposition (IBAD).

O grupo tem desenvolvido materiais como tetrahedral amorphous carbon (ta-C), diamond-like carbon (DLC), polimeric like carbon (PLC), graphitic-like carbon (GLC), utilizando diferentes técnicas. Filmes finos de ta-C e DLC são extremamente duros, com dureza que pode chegar a dezenas de GPa, tipicamente entre 15 GPa e 50 GPa. São realizados vários estudos básicos das propriedades optoeletrônicas, estruturais e termomecânicas destes filmes utilizando técnicas como transmissão óptica, FTIR, RBS, SEM, TEM, nanodureza, stress, EXAFS, XPS, raios-X entre outras.

Descrição da infraestrutura física relacionada ao Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies

• Sistema de deposição RF/DC ”glow discharge” e sputtering, alimentados com uma fonte DC e uma fonte de rádio freqüência (de 13,56 MHz), numa faixa de temperatura de 25 a 600°C;
• Sistema de deposição FCVA, acoplado a uma fonte de 0 a 200 A, com uma freqüência pulsada de 1 a 10 Hz e largura de pulso de 1 a 7 ms. O sistema está acoplado a uma câmara de ultra-alto vácuo.
• Electron-beam, acoplado a uma fonte de tensão de 15 KV e corrente de emissão de elétrons de 1 A, usado para deposição de metais.
• Evaporadora Edwards, acoplado a uma bomba difusora, o qual evapora quatro tipos de metais, usado para deposição de metais para contato elétricos.
• Forno de difusão de fósforo Thermco, com três tubos de quartzo, usado para difusão de fósforo.
• Espectrômetro de Infravermelho por transmissão de Fourier (Nicolet) para caracterização estrutural (determinação do tipo de ligações químicas) dos filmes;
• Perfilômetro Veeco Dektak 150 para as medidas de espessura e determinação das taxas de crescimento.
• Nanoindentador
• Simulador solar

Equipe do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies no laboratório

1. Prof. Dr. Francisco das Chagas Marques: Coordenador
2. Prof. Térsio Guilherme de Souza Cruz: (Doutor em Física, Colaborador externo)
3. Profa. Marina R. Aguiar (Dra. Em Física, Colaboradora externa)
4. Edison Fernandes Motta (Pós-Doc)
5. Paulo Fernando Barbieri (Mestre, aluno de Doutorado)
6. Myriano Henriques de Oliveira Jr. (Mestre, aluno de Doutorado):
7. Gustavo Alexandre Viana (Mestre, aluno de Doutorado)
8. Douglas Soares da Silva (Mestre, aluno de Doutorado)
9. Andresa Deoclidia Soares (Mestre, aluno de Doutorado)
10. Audrey Roberto Silva (Bolsista Trabalho, aluno de graduação em Física)
11. Eduardo Alexandre Graziani (IC - aluno de graduação em Física)
12. Jairo Fonseca Júnior (IC- aluno de graduação em Física)
13. Flávio Henrique Ferraresi (IC - aluno de graduação em Física)
14. Maria Izabel Luiz Guimarães Romeiro (técnico de laboratório):
15. Carlos Alberto Piacenti (técnico mecânico)

Parceiros do laboratório

• School of Mines (Colorado - USA), com prof. Craig Taylor no estudo de propriedades magnéticas
• University of Surrey (Inglaterra), com prof. Ravi Silva no estudo de estruturas de carbono.
• RIMA, empresa de Minas Gerais, no estudo de Silício Nacional a partir do silício metalúrgico.

www.ifi.unicamp.br/lpf