Empleo de un procedimiento electroquímico en la disolución selectiva de segundas fases en CuInSe2

FRONTINI, MARÍA ALEJANDRA; VAZQUEZ, MARCELA

Salta, Argentina

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Química y Fisicoquímica

EMPLEO  DE UN PROCEDIMIENTO ELECTROQUÍMICO EN LA DISOLUCION SELECTIVA DE SEGUNDAS FASES EN CuInSe2     María A. Frontini y Marcela Vazquez   División Corrosión. INTEMA. Fac. de Ingeniería. UNMdP.Av. Juan B. Justo 4302. 7600. Mar del Plata. Email:frontini@fi.mdp.edu.ar   Las celdas solares basadas en películas delgadas de CuInSe2, Cu(In,Ga)Se2 han presentado en escala de laboratorio eficiencias de alrededor del 19 %. Para lograr eficiencias elevadas es importante controlar la composición de estas películas. El método  tradicional que se usa para remover las fases secundarias que se producen durante la electrodeposición de la película, se basa en inmersiones en solución de KCN. El carácter tóxico de este tratamiento hace necesario investigar tratamientos alternativos, como pueden ser procesos electroquímicos que modifiquen la superficie.  Existen dos alternativas que pueden usarse con el mismo fin: I) la oxidación en solución alcalina y II) barrido cíclico en solución ácida. Es objetivo de este trabajo demostrar la eficacia de estos tratamientos en la disolución selectiva de fases secundarias (Cu2-xSe) sobre películas delgadas de CISe. Las películas de CISe se prepararon por electrodeposición en un paso sobre vidrio conductor (TCO) cubierto con TiO2 denso y TiO2 nanoporoso en una celda electroquímica convencional de tres electrodos. Las condiciones de la electrodeposición fueron solución  0.4 M de citrato de sodio y soluciones 3 mM CuCl2, 6 mM InCl3 y 5 mM SeO2 a -0.8 V durante 1h, a pH 6. Los depósitos obtenidos se trataron térmicamente en atmósfera de Ar a 350 ºC durante 20 minutos. Luego se los sometió a los tratamientos de disolución preferencial electroquímicos a parte de ellos y a otros se les realizó el tratamiento tradicional con KCN para realizar una comparación de la eficiencia obtenida. La remoción por métodos electroquímicos de Cu2-xSe de la superficie de CuInSe2 se realizó por dos métodos. El primero consiste en la disolución de fase secundaria por la reducción y oxidación cíclica desde -0.5 V a +0.5 V en solución ácida de H2SO4 0.1 M (pH 1.2). La eliminación es posible debido al múltiple barrido. El segundo método se basa en la oxidación anódica de Cu2-xSe potenciostáticamente a +0.5 V en solución de NaOH 0.1 M (pH 13.2)  durante 3 min con un tratamiento posterior de 1 min a -0.3 V en la solución de H2SO4  para remover los óxidos u hidróxidos formados. Las películas fueron caracterizadas por difracción de RX, microscopía electrónica de barrido y espectros de absorción. El cálculo del espesor se realizó con una relación derivada de ec. de Faraday. La composición de las películas luego de los tratamientos fue similar. El espesor fue de alrededor de 0.9 μm antes de los tratamientos y luego del los mismos de 0.7 μm. La morfología del film vista por microfotografía SEM presenta las características esperadas siendo más clara la forma de depósitos como coliflor (típica de CISe) en aquellas muestras sometidas a los tratamientos electroquímicos  que las sometidas al tradicional de KCN. Los valores de Eg, calculados a partir de las curvas de absorción realizadas a las películas, fueron de alrededor de 1 eV, coincidiendo con los reportados en bibliografía. Ambos métodos electroquímicos aplicados disolvieron las segundas fases presentes en las películas, logrando de esta forma una composición cercana a la estequiométrica. Los resultados obtenidos permiten concluir que este tipo de tratamiento puede utilizarse en reemplazo del uso de soluciones de KCN para la remoción de fases secundarias en CuInSe2.