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ID
oai:tesis.ipn.mx:123456789/14226
TIPO
Tesis de Maestría
TÍTULO
“DESARROLLO DE MATERIALES PARA CELDAS SOLARES BASADAS EN KESTERITAS”
AUTOR
ARIAS ORTIZ, JULIO OMAR.
ASESORES
CABALLERO BRIONES, FELIPE. ESPINOSA FALLER, FRANCISCO JAVIER.
INSTITUCIÓN
Instituto Politécnico Nacional (IPN)
FECHA
2015-06-29
PAIS
México
TEMAS
CICATA-ALTAMIRA.
DESCRIPCIÓN
RESUMEN
En este trabajo se estudiaron y depositaron sobre sustratos de vidrio películas
delgadas de los materiales usados en celdas solares basadas en Kesterita: Mo,
Cu2ZnSnS4 y CdS. Las películas delgadas de Mo fueron depositadas variando la
presión parcial de argón usando la técnica de RF-sputtering. Las películas fueron
analizadas morfológicamente por microscopía electrónica de barrido y eléctricamente
por el método de cuatro puntas. La resistencia de las películas aumenta con la presión
de argón debido a un incremento en las fronteras de grano, dando resistencias de hoja
< 1 Ω/sq. El Cu2ZnSnS4 se preparó evaporando secuencialmente en alto vacío
películas de ZnS, Sn y Cu con relaciones Cu, Sn y Zn variables. Los apilamientos
ZnS/Sn/Cu fueron sulfurizados en un sistema de transporte de vapor en espacio
reducido. Las muestras se analizaron por difracción de rayos X y espectroscopia de
UV-Visible. Se detectó la fase Cu2ZnSnS4 y se determinó el ancho de banda prohibida
entre 1.4 y 1.5 eV. A partir de las mediciones de espectroscopia de energía dispersada
relaciones de Cu/(Zn+Sn) ) ≈ 0.8- 0.9 y Zn/Sn ≈ 1.1-1.2 fueron determinadas para las
muestras seleccionadas. El CdS se depositó por el método del baño químico variando
las concentraciones de precursores y los tiempos de depósito. Se estudió el
mecanismo de depósito estudiando la evolución de las especies en el baño y el
espesor de las películas con respecto al tiempo y ajustándolos con un simulador de
especies químicas. Se propuso un modelo del proceso en el que el depósito inicia con
núcleos de CdCO3 formados sobre el sustrato a partir del CO2 disuelto. Tiempos
mayores de nucleación conducen a películas de CdS con mayor cristalinidad. Se
encontró que en el proceso de descomposición del ion complejo [Cd(NH4)]2+ el ion NO3
-
influye en la cinética del sistema. En este trabajo se encontraron las condiciones
experimentales para preparar el contacto posterior, la capa activa y la capa ventana
para celdas solares basas en Kesteritas.
Palabras clave: CZTS, Kesterita, celda solar, CBD, RF-sputtering, CdS, Mo, película
delgada..