Síntesis y caracterización óptica y estructural de películas delgadas de Cu_2 ZnSnS_4 crecidas por PVD (Physical Vapor Deposition) método de coevaporación
En este trabajo se hicieron aportes significativos en la síntesis y estudio de propiedades de películas delgadas del compuesto Cu2ZnSnS4 (CZTS) con propiedades estructurales, ópticas y eléctricas, adecuadas para ser usadas como capa absorbente en celdas solares; la síntesis del CZTS se realizó usand...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión borrador |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | Colombia |
| Institución: | Universidad Nacional de Colombia |
| Repositorio: | Repositorio UN |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.unal.edu.co:unal/60916 |
| Acceso en línea: | https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/60916 http://bdigital.unal.edu.co/59342/ |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | 53 Física / Physics Películas delgadas Síntesis de CZTS Co-evaporación Evaporación coaxial Celdas solares Propiedades ópticas Propiedades eléctricas Propiedades estructurales Thin films Synthesis of CZTS Co-evaporation Coaxial evaporation Solar cells Optical properties Electrical properties Structural properties |
| Sumario: | En este trabajo se hicieron aportes significativos en la síntesis y estudio de propiedades de películas delgadas del compuesto Cu2ZnSnS4 (CZTS) con propiedades estructurales, ópticas y eléctricas, adecuadas para ser usadas como capa absorbente en celdas solares; la síntesis del CZTS se realizó usando una ruta de síntesis novedosa basada en la co-evaporación de los precursores metálicos (Cu, Zn y Sn) en atmosfera de azufre. La co-evaporación de los precursores se realizó usando una fuente con geometría coaxial con un diseño innovador que constituye uno de los principales aportes de este trabajo. El diseño de la fuente de evaporación coaxial permitió solucionar dificultades de homogeneidad en el espesor y en composición estructural de las películas delgadas de CZTS depositadas usando fuentes de evaporación separadas, que es el método generalmente usado. Se encontraron condiciones óptimas de crecimiento de películas delgadas de CZTS mediante un estudio del efecto de parámetros de síntesis (temperatura de sustrato, temperatura de recocido y relación de masas evaporadas de los precursores) sobre la fase, propiedades ópticas, eléctricas y estructurales mediante correlación de dichos parámetros con resultados de caracterización, usando técnicas tales como: espectrofotometría UV-VIS- NIR, difracción de rayos-x (XRD), espectroscopia Raman y medidas de conductividad en dependencia de la temperatura. Se hizo especial énfasis en el estudio de la influencia que las condiciones de síntesis tienen sobre fase cristalina, propiedades estructurales y de transporte eléctrico. La caracterización estructural y la identificación de la fase Cu2ZnSnS4 y de fases secundarias se realizó a través de medidas de XRD y espectroscopia Raman y las propiedades micro-estructurales se fueron evaluadas con ayuda de la ecuación de Williamson-Hall a partir de datos obtenidos de los espectros de XRD, así como también a partir de medidas de la energía de Urbach, determinada mediante cálculo del coeficiente de absorción cerca del borde de la brecha de energía prohibida. Las propiedades de transporte eléctrico del CZTS se estudiaron a través de medidas de conductividad (σ) en dependencia de la temperatura y ajuste teórico de la curva de σ vs T asumiendo modelos de transporte conocidos. |
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