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Nesse trabalho são investigados os mecanismos de crescimento de filmes finos de N-TiO2 depositados por sputtering DC reativo e estudado os efeitos do processo de dopagem do TiO2 nos princípios de operação de células solares sensibilizadas por corantes fotoexcitáveis. Os mecanismos de crescimento dos filmes foram estudados através de métodos numéricos e experimentais. O modelo numérico utilizado durante as simulações foi originalmente desenvolvido em uma estrutura zero dimensional baseado no modelo de Berg com o objetivo de estudar e calcular a concentração química dos filmes e compreender como o nitrogênio substitucional é inserido na estrutura do TiO2. Os resultados obtidos a partir das simulações numéricas foram comparados com os dados experimentais visando avaliar o modelo proposto. Os filmes depositados em laboratório foram analisados por perfilometria mecânica, espectrofotometria ótica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, espectroscopia por retroespalhamento Rutherford e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X. Os protótipos solares foram fabricados através da geometria convencional de dois eletrodos com os filmes de TiO2 depositados em diversos níveis de dopagem. Os resultados indicam que os filmes dopados são compostos pela mistura de TiN, TiO2 e subóxidos de modo que a oxidação do TiN durante a deposição reativa desempenha um papel fundamental para a incorporação de nitrogênio substitucional na estrutura dos filmes. Os resultados obtidos a partir da caracterização das células solares mostram que os dispositivos fotovoltaicos construídos com os filmes dopados apresentam maiores eficiências de conversão quando comparados com as células solares compostas por filmes de TiO2 sem dopagem. |
