| dc.description.abstract | En este trabajo se realizó la optimización de películas policristalinas con las características necesarias para la fabricación de heteroestructuras del tipo metal/CdTe/CdS/TCO/Vidrio para aplicaciones fotovoltaicas.
Los óxidos conductores transparentes (TCO´s) usados como contacto frontal fueron películas de CdIn2O4, Cd2SnO4 e ITO comercial. Las películas de CdS fueron depositadas por el método de baño químico a 90 °C y las películas de CdTe fueron depositadas por la técnica de sublimación en espacio cercano.
En las primeras etapas de este trabajo se optimizaron las películas policristalinas de CdTe, para esto fue necesario el diseño y construcción de un sistema de depósito de películas por el método de sublimación en espacio cercano (CSS). Sistema en donde se puede controlar la presión de trabajo a si como las presiones parciales de oxígeno y argón, gases que mejoran la calidad de las películas obtenidas por este método. En este
mismo sistema se dio tratamiento térmico de las heteroestructoras en una atmosfera de CdCl2 para activar la heterounión CdTe/CdS.
En el proceso de optimización de las películas de CdTe, se variaron las presiones parciales de argón y oxígeno durante su depósito, posteriormente se realizaron tratamientos térmicos de la heteroestructora en una atmosfera rica en CdCl2 usando la configuración CSS variando la temperatura de fuente y sustrato así como el tiempo hasta lograr el mejor voltaje en circuito abierto. En esta etapa se lograron obtener los valores promedios de eficiencia (), voltaje en circuito abierto (Voc), corriente en cortocircuito (Isc) y un factor de llenado (FF) de 12.1 %, 767 mV, 25 mA y 0.63 respectivamente. Estos valores se obtuvieron cuando una película de CdIn2O4 fue usada como TCO. Cuando se uso ITO comercial, a pesar de tener una resistencia de cuadro menor y una transmisión óptica mayor que el CdIn2O4, se obtuvieron resultados inferiores.
En otra etapa se optimizaron las películas de CdS ya que imágenes de microscopia electrónica de barrido (SEM) mostraron que las películas que depositamos por el método estándar reportado en la literatura, presentan una gran cantidad de zonas sin presencia de material conocidos como pin-holes. Estas características de la película reduce considerablemente el Voc y Isc, reduciendo con ellos la eficiencia. Esto motivo a hacer cambios en la técnica de depósito, que en este trabajo lo llamaremos método
convencional.
En el método convencional, el reactor es calentado por difusión usando una parrilla convencional mientras los reactivos son agregados en pasos de 5 minutos mientras se agita la solución para uniformizar la concentración de reactivos dentro del baño. Suele usarse un condensador de vidrio para evitar las pérdidas por evaporación sobre todo de la hidróxido de amonio que es el que fija el PH durante el crecimiento.
Dentro de las variantes que se hicieron al proceso de crecimiento fueron:
agregar gota a gota la Tiourea diluida en agua (fuente de azufre que limita la velocidad de reacción) usando un embudo de separación. De esta manera se obtuvieron películas uniformes y con mayor trasmisión. Otra variante que se hizo fue emplear un horno de microondas domestico para calentar el baño. A esta forma de calentar lo llamamos en este trabajo como método CBD asistido por microondas. En este caso el horno fue modificado eléctricamente para poder ser controlado externamente con un controlador universal de procesos. Para tener un panorama general del comportamiento de este proceso se obtuvieron películas a temperaturas del baño de 70 a 90 °C en pasos de 10 C y de 91 a 9t°C en pasos de 1 °C. Se observó un cambio de fase de cubica zincblenda a hexagonal wurzita en la estructura cristalina alrededor de 94 °C.
Con este método se obtuvieron las películas con las mejores características. Desafortunadamente no nos fue posible hacer heteroestructuras con películas de CdS obtenidas de esta forma debido al tiempo. Sin embargo esto será parte de trabajo futuro. Abstract
In this work the optimizatión of polycrystalline thin films with the necessary characteristics for producing heterostructures metal/ CdTe/ CdS/TCO/glass for photovoltaic applicatións was carried out Transparent conducting oxides (TCO´s) used as front contact were
CdIn2O4 and ITO commercial films. CdS films were deposited by the Chemical bath method at 90 °C and the CdTe films were deposited by close space sublimatión technique.
In the early stages of this work polycrystalline CdTe films were optimized, for this was necessary the design and constuction of a system of deposite films by Close space sublimation (CSS). System where we can control the working pressure as well as the partial pressures of oxygen and argon gases that enhance the quality of the films obtained by this method. In this system the heat treatment of heterostructures in atmosphere of CdCl2 to activate the CdTe/CdS heterojunction was done.
In the optimization process of CdTe films, argon and oxygen partial pressures were varied during the deposit, after that heat treatments of the heterostructures were made in an atmosphere rich in CdCl2 using the CSS setting by varing the temperature of source and substrate as well as the time to echieve the best open circuit voltage. In this stage we obtain average values of Efficiency (), Open circuit voltage (Voc), Short circuit
current (Ish) and fill factor (FF) of 12.1 %, 767 mV, 25 mA, and 0.63 respectively. These values were obtained when a film of CdIn2O4 was used as TCO. When we used commercial ITO, despite having a smaller square resistance and greater optical transmission, lower results were obtained.
In another stage CdS films were optimized due to images of scanning electron microscopy (SEM) showed that the films we made by the standar method reported in literature has a large number of areas without the presence of material known as pin-holes. These characteristics of the films reduces dramatically the Voc and Isc, reducing the efficiency with them. This motivated to make changes in the deposition technique, which we will call as the conventional method in this work.
In the conventional method, the reactor is heated by diffusion using a conventional hot plate while the reagents are added in steps of 5 minutes while the solution is stirred to uniformizar the concentration of reagents in the bath. It is often used a glass condenser to avoid losses by evaporation of the ammonium hydroxide which fixed PH during the
growth process.
Whithin the variants that were made to the growth process were: to add drop by drop the thiourea diluted in water (sourse the sulfur that limits the reaction speed) using a sedimentation funnel. In this way were obtained and uniform films with higher transmision. Another variant was made using a domestic microwave oven to heat the bath. This form of heat we call in this work as a CBD method assisted by microwave. In this case the oven was electrically modified so that it can be controlled externaly with an universal process controller. For an overview of the behavior of this process were obtained films at bath temperatures from 70 to 90 °C in steps of 10 °C and from 91 to 97 °C in steps of 1 °C. It was observed a phase change from cubic zincblende to hexagon wurtzite crystal structure around 94 °C.
Films whit the best feactures were obtained whith this method.
Unfortunately it was not possible for us to make heterostructures with CdS films obtained in this way because of the thime. | |
