Electrodeposición de películas delgadas de CZTS

FRONTINI, MARÍA ALEJANDRA

Buenos Aires

Congreso; IXX Congreso Argentino de Fisicoquimica y Química Inorgánica; 2015

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

Electrodeposición de películas delgadas de CZTS para su aplicación en celdas solares.María Alejandra FrontiniDivisión Electroquímica y Corrosión. INTEMA. Fac. de Ingeniería. UNMdP.Email: frontini@fi.mdp.edu.arLos films de Cu2ZnSnS4 (CZTS) han surgido como una excelente alternativa para ser utilizados en dispositivos fotovoltaicos. Estos compuestos están formados por elementos abundantes en la naturaleza y no tóxicos, alto coeficiente de absorción (104 cm1), alta conductividad eléctrica y adecuado potencial de banda prohibida (band gap, Eg, 1.4 ? 1.6 eV). Por estas propiedades es que resulta un material ideal para aplicaciones en conversión de energía. En este trabajo proponemos la obtención de CZTS por electrodeposición, bajo dos vías: 1) en un paso donde todos los elementos constituyentes se encuentran en el mismo electrolito y 2) en un paso en un electrolito sin azufre; en ambos casos a los depósitos obtenidos se les realiza un tratamiento térmico en ambiente con azufre. El sustrato usado en este caso es vidrio conductor TCO sin ningún tipo de otro recubrimiento sobre la superficie conductora. La electrodeposición fue realizada en una celda electroquímica de tres electrodos, con alambre de Pt como contraelectrodo, electrodo de trabajo vidrio conductor (TCO) de área de 2 cm2 y electrodo de Ag/AgCl como electrodo de referencia. Los depósitos se caracterización mediante XRD, espectroscopía Raman y espectroscopía de absorción óptica. La solución de electrodeposición fue preparada con 0.02 mol/L CuCl2,0.01mol/L ZnCl2,0.02 mol/L SnCl2 y 0.02 mol/L Na2S2O3 cuando correspondiera, 0.2 mol/L de citrato de sodio y 0.01 mol/L de ácido tartárico. El citrato se adicionó como agente complejante y el pH se mantuvo en un rango de 4 ? 5. El potencial de deposición fue de 1.05 V durante 45 minutos. Luego los depósitos se sometieron a tratamiento de sulfurizacion con azufre en polvo en reactor tubular durante 1 h a 550 C bajo flujo continuo de Ar.(1) De la tabla podemos ver que los valores de Eg de CZTS en distintas condiciones resulta más cercano a la bibliografía el que fue obtenido en la condición 2) de electrodeposición y coincide en que los films obtenidos bajo este proceso son lo más cristalinos (XRD) y también estructuralmente los que (Raman) muestran la formación de CZTS practicamente sin presencia de segundas fases, que se ve en los depósitos sin sulfurizar y en los de la via 1). Sin trat.E1Sin trat.E2E1E2 Eg (eV)1.921.851.61.51 De lo anterior podemos decir que es posible obtener CZTS sobre TCO sin Mo y el proceso que presenta mejores resultados es de electrodepositar en ausencia de S y luego realizar el proceso de sulfurizado en reactor. Otros resultados están en proceso.(1). Current Applied Physics 14 (2014)254-258.