<EN> Among the various ways of obtaining sustainable energy are solar cells. They consist of semiconductor devices that use quantum, optical and transport processes for charge carriers, and have photons coming from the sun as their fundamental source of energy. Traditional solar cells, made from a simple pn junction, have a low level of efficiency converting light into electrical energy. The maximum efficiency of these solar cells is 30% defined by the Shockley-Queisser theoretical model. In order to optimize these devices, several projects were elaborated and among them the intermediate band solar cells (CSBI) stand out. In this type of structure, it is proposed to add an intermediate band between the valence band and the conduction band of the p-n junction, either through doping or even through connected states of quantum well structures. Thus, our work was based on the study of CSBI, obtained by a low dimensional structure. We used the Split Operator method, which consists of breaking the Hamiltonian operator and performing the evolution of the wave function in imaginary time, for the numerical resolution of the time-dependent Schrödinger equation. With this we obtained the system's auto-functions and auto-energies, and from that it was possible to obtain the absorption rate by applying Fermi's golden rule. For this we use the Julia programming language. With the results obtained from optical and transport priorities, it is possible to understand the processes by which CSBI efficiency can be increased.
<PT> Estudo das propriedades óticas de células solares de banda intermediária utilizando o método Split Operator.
Entre as diversas formas de obtenção de energia sustentável se encontram as células solares. Elas consistem em dispositivos semicondutores que utilizam de processos quânticos, óticos e de transporte de portadores de carga, e tem como fundamental fonte de energia os fótons provenientes do Sol. As células solares tradicionais, feitas de uma junção p-n simples, possuem baixo nível de eficiência de conversão de luz em energia elétrica. A eficiência máxima destas células solares é de 30% definido pelo modelo teórico de Shockley-Queisser. Buscando a otimização destes dispositivos vários projetos foram elaborados e entre eles destacam-se as células solares de banda intermediária (CSBI). Nesse tipo de estrutura propõem-se acrescentar uma banda intermediária entre a banda de valência e de condução da junção p-n, seja por meio de dopagem ou mesmo por meio de estados ligados de estruturas de poços quânticos. Desse modo, nosso trabalho baseou-se no estudo das CSBI, obtidas por estrutura de baixa dimensionalidade. Utilizamos o método Split Operator, que consiste na quebra do operador Hamiltoniano e a realização da evolução da função de onda em tempo imaginário, para a resolução numérica da equação de Schrödinger dependente do tempo. Com isso obtivemos as autofunções e autoenergias do sistema, e a partir disso foi possível obter a taxa de absorção aplicando a regra de ouro de Fermi. Para isso usamos a linguagem de programação Julia. Com os resultados obtidos das prioridades óticas e de transporte é possível entender os processos pelos quais a eficiência das CSBI pode ser aumentada.
Presented at: AWP-04: Academic Week of Physics, UNIFAL-MG, Alfenas, Brazil, 2018
