Obtención de estructuras calcopirita (CIGS) y kesterita (CZTS) como absorbentes para dispositivos fotovoltaicos de capa fina mediante métodos de síntesis de bajo coste

Abstract

La presente tesis se basa en la obtención de materiales absorbentes para dispositivos fotovoltaicos de capa fina. Los compuestos absorbentes estudiados han sido Cu(In0,7Ga0,3)Se2 (CIGS, calcopirita) y Cu2ZnSn(Se1-x,Sx)4 (CZTS, kesterita). En ella se han desarrollado diversos métodos químicos de obtención (sin vacío) como solvotermal/hidrotermal, sol-gel, hot-injection/ non-injection y co-precipitación de selenitos. Los materiales obtenidos han sido caracterizados estructuralmente, morfológicamente y composicionalmente a través de diversas técnicas como DRX, FRX, MEB/EDX, MET, XPS, GDOES, Uv-Vis-NIR y Raman. También han sido medidas sus propiedades ópticas (medidas del band GAP). Las capas obtenidas por el método de co-precipitación (CIGS y CZTS) han sido ensambladas dentro de células solares y medidas también sus propiedades eléctricas, así como ensayado la influencia del sodio (por difusión desde el sustrato y por adición externa de NaI) y de distintos contacto metálicos (molibdeno mono y tri-capa) y sustratos (SLG y BSG) sobre estas.

This thesis is based on obtaining absorbent materials for thin film photovoltaic devices. The absorbent compounds studied have been Cu(In0,7Ga0,3)Se2 (CIGS, chalcopyrite) and Cu2ZnSn(Se1-x,Sx)4 (CZTS, kesterite). In the thesis has been developed several chemical methods of synthesis as solvothermal/hydrothermal, sol-gel, hot-injection/non-injection and selenites co-precipitation. The obtained materials have been characterized structurally, morphologically and compositionally via techniques as XRD, XRF, SEM/TEM, XPS, GDOES, Uv-Vis-NIR and Raman. The optical properties have been measured too (band GAP measurements). Obtained layers by precipitation route (CIGS and CZTS) have been assembled within solar cells and measured their electrical properties. Also has been studied the influence of sodium (by diffusion from the substrate and by external addition of NaI) and different metallic back contacts (molybdenum mono and tri-layer) over this electrical properties.