Influencia de las condiciones de depósito en las propiedades de óxidos conductores transparentes fabricados mediante pulverización de alta presión, para células fotovoltaicas avanzadas

Optimizar las propiedades optoelectrónicas del óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) es crucial para su aplicación en la industria fotovoltaica. Este trabajo investiga el depósito de láminas delgadas de AZO con una técnica poco convencional, la pulverización catódica de alta presión, y evalúa la i...

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Detalhes bibliográficos
Autor: Rodrigo Rivero, Manuel
Formato: tesis de maestría
Fecha de publicación:2025
País:España
Recursos:Universidad Complutense de Madrid (UCM)
Repositorio:Docta Complutense
Idioma:español
OAI Identifier:oai:docta.ucm.es:20.500.14352/124774
Acesso em linha:https://hdl.handle.net/20.500.14352/124774
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave:621.38
Energía solar fotovoltaica
Óxido conductor transparente
Óxido de zinc dopado con aluminio
Pulverización catódica de alta presión
Photovoltaics
Transparent conducting oxide
Aluminium-doped zinc oxide
High Pressure Sputtering
Electrónica (Física)
2203 Electrónica
3322.02 Generación de Energía
Descrição
Resumo:Optimizar las propiedades optoelectrónicas del óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) es crucial para su aplicación en la industria fotovoltaica. Este trabajo investiga el depósito de láminas delgadas de AZO con una técnica poco convencional, la pulverización catódica de alta presión, y evalúa la influencia de las condiciones de depósito sobre su conductividad eléctrica y su transmitancia óptica. Exploramos distintas condiciones de depósito modificando las atmósferas de trabajo (empleando mezclas de un 99% argón y 1% oxígeno/hidrógeno), la presión de trabajo entre 0.4 y 1.9 mbar y la temperatura del sustrato entre 100 y 300ºC, incluyendo depósitos sin calentamiento. Realizamos la caracterización óptica mediante espectrofotometría UV-Vis-NIR en el rango 200-2500 nm, mientras que medimos las propiedades eléctricas (resistencia de hoja, movilidad y concentración de portadores) con el método de las cuatro puntas alineadas y el método Van der Pauw en configuración Hall. También determinamos el espesor de las láminas mediante perfilometría de contacto. Las láminas depositadas en la atmósfera de argón y oxígeno presentan una muy buena transmitancia en el rango visible e infrarrojo cercano, alcanzando valores promedio del 82%, mientras que sus espesores oscilan entre 100 y 200 nm. Sin embargo, sus propiedades eléctricas empeoran considerablemente, con resistividades en el rango 2-12 Ω·cm, 3-4 órdenes de magnitud por encima de los resultados obtenidos en trabajos anteriores con atmósferas de argón puro, y movilidades cercanas a 1 cm2 /V·s. Estos comportamientos pueden explicarse con la reducción del número de vacantes de oxígeno en el material. Por su parte, las láminas depositadas con una atmósfera de argón e hidrógeno mantienen unas buenas propiedades eléctricas en un cierto rango de condiciones de depósito (1-1.4 mbar, sin calentar el sustrato), donde se consiguen resistividades del orden de 10-2 -10-3 Ω·cm y movilidades en torno a 3 cm2 /V·s, pero a costa de perder su buen comportamiento óptico, ya que muestran transmitancias en el rango 40- 60% y espesores menores a 100 nm. Estos resultados confirman que, en las condiciones estudiadas, no se ha conseguido depositar láminas delgadas de AZO con propiedades adecuadas para células fotovoltaicas mediante pulverización catódica de alta presión. Su posible aplicación en la industria requeriría de un trabajo de optimización adicional.