Espectroscopía de Modulación Óptica para Caracterización de Celdas Solares Fotovoltaicas de Capas Delgadas

SPERA, E. L.; BERRUET, M.; MAROTTI, R.E.; GAU, D. L.; DI IORIO, Y; CARLOS J. PEREYRA; DALCHIELE, E.A.; M. VAZQUEZ

Montevideo

Congreso; VIII Reunión Nacional de Sólidos-Encuentro Bi-Nacional de Sólidos; 2019

Las técnicas de modulación óptica para caracterización de celdas solares fotovoltaicas (CSF) son conocidas por sus siglas: IMPS e IMVS (Intensity Modulated Photocurrent and Photovoltage Spectroscopy, respectivamente). Consisten en modular la intensidad de iluminación (usando un LED o laser) mientras se mide (con detección sincrónica) la fotocorriente o fotovoltaje generado por la celda, respectivamente. De los espectros medidos variando la frecuencia de modulación de la luz se obtiene información sobre la cinética de diferentes procesos asociados a los portadores en la celda. Se encuentran así tiempos característicos de respuesta de la celda, denominados tiempo de tránsito (ttr) y tiempo de vida (tvi) efectivos, y a partir de ellos, la eficiencia de colección de carga (ncc). Modelos basados en la ecuación de continuidad permiten extraer constantes de difusión de portadores y su tasa de extracción. Estas técnicas han sido usadas en CSF de colorantes (CSC), pero no tan comúnmente en CSF de películas delgadas de semiconductores inorgánicos. Se estudia el caso de CSF con una capa absorbente de CuInS2, acoplada a un semiconductor transparente (TiO2 o ZnO) a través de una capa buffer de In2S3. Todas las películas son preparadas por métodos de bajo costo. Los tiempos característicos son mucho menores que los de CSC. Cuando a la película de ZnO se le agrega una capa de nanovarillas, ncc aumenta, y este aumento es aún mayor si las varillas están dopadas con Cl. Las nanovarillas pueden mejorar la absorción de luz. En las celdas con TiO2, postratamientos realizados para mejorar la cristalinidad hacen aumentar cc debido al aumento de vi. También se estudia como depende esta eficiencia con algunos de los parámetros morfológicos de la celda y con las condiciones de funcionamiento, al tiempo que se identifican las dificultades para interpretar los resultados.