Preparación y evaluación de celdas solares basadas en ZnO y CuInSe2

MARIANA BERRUET; SILVIA CERÉ; MARCELA VAZQUEZ

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquimica

Dentro del ya establecido grupo de celdas fotovoltaicas, se encuentra una nueva arquitectura de celda solar de dos componentes o heterojuntura 3D [1]. Este concepto básico permite usar materiales semiconductores inorgánicos económicos y técnicas de preparación que no involucren alto vacío. La clave está en compatibilizar métodos de deposición de los semiconductores de bajo costo, que permitan velocidades de deposición altas y que puedan llevarse a escala industrial. Objetivos. Se buscará contribuir al desarrollo de celdas solares con película delgada innovando en los métodos de fabricación de celdas solares fotovoltaicas. El método de deposición del CISe (capa p-) fue ajustado y optimizado para conservar las propiedades del ZnO (capa n-). Resultados. Se obtuvieron capas de ZnO electrodepositando sobre vidrio conductor (TCO) una película compacta (~100 nm) y sobre esta una porosa (~900 nm), cuyos parámetros de deposición se variaron de acuerdo a la morfología requerida. Las capas de CISe se prepararon por SILAR (Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction) sobre vidrio/TCO/ZnO empleado como sustrato. Se realizaron inmersiones alternadas en soluciones acuosas de los precursores catiónicos (Cu+2, In+3) y aniónico (Se-2), estabilizadas por medio de agentes complejantes a valores de pH ~ 8 (requisito para conservar la estabilidad del ZnO). Los depósitos obtenidos se caracterizaron individualmente empleando técnicas electroquímicas y ópticas. La morfología, estructura cristalina y composición química se analizaron por SEM, DRX y EDX respectivamente. Los resultados mostraron excelentes propiedades como semiconductores [2,3].Se procedió a la caracterización de la celda armada: vidrio/TCO/ZnO compacto/ ZnO poroso/ CuInSe2/grafito por DRX, confirmando que el ZnO se conserva al depositar el CISe. Se realizaron ensayos de respuesta voltaje-corriente en oscuridad y bajo iluminación con un simulador solar para analizar las propiedades eléctricas de la celda. Resultados preliminares mostraron una excelente respuesta rectificante en oscuridad,pero sin respuesta bajo incidencia fotónica. Conclusiones. Se lograron compatibilizar los métodos de deposición de las películas semiconductoras n y p por medio de resultados alentadores que mostraron los espectros de difracción de rayos X. No obstante, es necesario continuar ajustando ciertos parámetros de armado, como por ejemplo la variación de espesores de las películas y analizar la incorporación de películas amortiguadoras de TiO2 o In2S3. Referencias bibliográficas [1] Nanostructured ETA-Solar Cells. Nanostructured Materials for Solar Energy Conversion, Chapter 14. C. Levy-Clement [2] Electrodeposition of single and duplex layers of ZnO with different morphologies and electrical properties. M. Berruet and M. Vázquez. Materials Science in Semiconductor Processing. doi:10.1016/j.mssp.2010.08.001 [3] Deposition and characterization of CuInSe2 films for solar cells using an optimized chemical route. M. Berruet, W. H. Schreiner, S. Ceré and M. Vázquez. Journal of Alloys and Compounds, Volume 509, Issue 6, year 2011, pp. 3019 – 3024.