Estudio XPS para el crecimiento de películas delgadas de CZTS por medio del método de coevaporación PVD

Mikel Fernando Hurtado Morales

Resumen


Este estudio muestra la preparación de diferentes películas delgadas de Cu2ZnSnS4, por medio de la coevaporación de metales (Cu, Sn and Zn) en atmósferas de azufre, y en tres pasos de formación de sulfuro. Los mejores resultados se obtuvieron mediante la secuencia Cu/Sn/Zn, la cual tiene una sola fase kesterita, de acuerdo con la caracterización XRD. Se realizaron análisis de la superficie por medio de una espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) sobre el crecimiento de películas policristalinas delgadas Cu2ZnSnS4, con una secuencia Cu/Sn/Zn. Se encontraron energías de enlace nuclear de 161.5 eV, 486.1 eV, 932.4 eV y 1021.6 eV para S 2p3/2, Sn 3d5/2, Cu 2p3/2 y Zn 2p3/2, respectivamente. Los análisis SEM y EDS muestran la morfología y la composición elemental de la Kesterita CZTS con pérdidas Sn, resultando en una estructura pobre en Cu y rica en Zn. Las eficiencias de las celdas solares fueron de h=1.6% para un dispositivo Mo/CZTS/CdS/ZnS/ITO y de h=1.2% para un dispositivo Mo/CZTS/CdS/ZnS/ITO, usando la secuencia de evaporación Cu/Sn/Zn. Estos resultados demuestran el crecimiento en el uso del material  emiconductor kesterita CZTS como una película absorbente en dispositivos de celdas solares fabricados por medio de una tecnología de películas delgadas.

Palabras clave


Espectroscopio de fotoelectrones emitidos por rayos X; Cu2ZnSnS4; EDS; XRD

Texto completo:

PDF

Referencias


Allsop, N. A., C. Camus.: Indium sulfide buffer/CIGSSe interface engineering:

Improved cell performance by the addition of zinc sulfide. Thin Solid Films. 515

(2007) 6068-6072.

Karg, F.: High Efficiency CIGS Solar Modules. Energy Procedia. 15 (2012) 275-282.

Inamdar, A. I., S. Lee.: Optimized fabrication of sputter deposited Cu2ZnSnS4

(CZTS) thin films. Solar Energy. 91 (2013) 196-203.

Shin, S. W., S. M. Pawar.: Studies on Cu2ZnSnS4 (CZTS) absorber layer using

different stacking orders in precursor thin films. Solar Energy Materials and Solar

Cells. 95 (2011) 3202-3206.

Moholkar, A. V., S. S. Shinde.: Studies of compositional dependent CZTS thin

film solar cells by pulsed laser deposition technique: An attempt to improve the

efficiency. Journal of Alloys and Compounds. 544 (2012) 145-151.

Akhavan, V. A., B. W. Goodfellow.: Colloidal CIGS and CZTS nanocrystals: A

precursor route to printed photovoltaics. Journal of Solid State Chemistry. 189

(2012) 2-12.

Kheraj, V., K. K. Patel.: Synthesis and characterisation of Copper Zinc Tin Sulphide

(CZTS) compound for absorber material in solar-cells. Journal of Crystal Growth.

(2013)174-177.

Pawar, S. M., B. S. Pawar.: Single step electrosynthesis of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin

films for solar cell application. Electrochimica Acta. 55 (2010) 4057-4061.

Shinde, N. M., R. J. Deokate.: Properties of spray deposited Cu2ZnSnS4 (CZTS)

thin films. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 100 (2013) 12-16.

Shinde, N. M., C. D. Lokhande.: Low cost and large area novel chemical synthesis

of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films. Journal of Photochemistry and Photobiology A:

Chemistry. 235 (2012) 14-20.

Mitzi, D. B., O. Gunawan, et al.: The path towards a high-performance solutionprocessed

kesterite solar cell. Solar Energy Materials and Solar Cells. 95 (2011)

-1436.

Todorov, T., O. Gunawan.: Progress towards marketable earth-abundant chalcogenide

solar cells. Thin Solid Films. 519 (2011) 7378-7381.

W. Vallejo, M. Hurtado, G. Gordillo.: Kinetic study on Zn(O,OH)S thin films

deposited by chemical bath deposition. Electrochimica Acta. 55 (2010) 5610-5616.

D. Abou-Ras, G. Kostorz, A. Romeo.: Structural and chemical investigations of

CBD- and PVD-CdS buffer layers and interfaces in Cu(In,Ga)Se2 based thin film

solar cells. Thin Solid Films. 480-481 (2005) 118-123.




DOI: http://dx.doi.org/10.15765/e.v4i4.517

Enlaces refback

  • No hay ningún enlace refback.