Síntesis y caracterización de películas delgadas de In2S3 y SnS como materiales alternos en el desarrollo de celdas solares reducidas en Cd

Abstract

RESUMEN:

El desarrollo de la energía solar ha tomado gran auge en los últimos años, actualmente existen tres generaciones de Celdas solares o panales fotovoltaicos. La primera es una generación de paneles solares de silicio mono y policristalino, estos paneles son hoy en día comerciales y alcanzan eficiencias de hasta el 25%, el silicio es el segundo elemento más abundante de la tierra, sin embargo el proceso de extracción y purificación del silicio es muy costoso por ello se desarrolló una segunda generación de celdas solares basadas en películas delgadas de semiconductores como el CdS, CdTe, CIGS (Cobre Indio Galio Selenio) entre otros que prometen ser materiales de menor costo de producción y con cierta abundancia en la tierra. Finalmente una tercera generación está en desarrollo, basadas en materiales orgánicos tales como las celdas de colorante o aquellas basadas en perovskitas. Debido a la toxicidad del Cadmio y de otros elementos usados en la segunda generación de celdas solares, actualmente existe un interés tecnológico por desarrollar materiales que sean de bajo costo de producción y representen un menor riesgo toxicológico. En este trabajo se propone el uso de películas delgadas de materiales libres de Cadmio depositadas por la técnica de Baño Químico para su aplicación en dichas celdas. Se depositaron películas de Sulfuro de Indio (In2S3) que es un semiconductor tipo n con una brecha de banda prohibida de alrededor de 2.5 eV para ser usada como capa ventana o buffer en las celdas del tipo CdTe y CIGS. También se depositaron películas delgadas de Sulfuro de Estaño (SnS) que es un semiconductor tipo p con una brecha de banda prohibida de 1.4 eV que podrían ser usadas como capa absorbente en las celdas. Las propiedades estructurales, ópticas, morfológicas y eléctricas de las películas obtenidas fueron estudiadas.

ABSTRACT:

In recent years the solar energy development exploded, there are now three generations of solar cells or photovoltaic panels. The first is a generation of mono and polycrystalline silicon, these panels are today in commercial and reach efficiencies of up to 25%, silicon is the second most abundant element on earth, however the extraction and purification process is very expensive therefore a second generation of solar cells based on thin semiconductors films such as CdS, CdTe, CIGS (copper indium gallium selenide) among others that promise to be materials of lower production cost and with some abundance in developed the earth. Finally a third generation is under development, based on organic materials such as dye cells or those based on perovskites. Due to the cadmium and other elements toxicity used in the second generation of solar cells, there is currently a technological interest in developing materials that are low cost of production and represent a lower toxicological risk. In this paper the use of cadmium-free thin films materials deposited by chemical bath technique for application in these cells is proposed. Indian Sulfide (In2S3) films were deposited which is an n-type semiconductor with a bandgap of 2.5 eV about to be used as window or buffer layer in the cells of CdTe and CIGS type. Tin sulfide (SnS)t hin films of which is a p-type semiconductor with a band gap of 1.4 eV forbidden which could be used as an absorbent layer in the cells were also deposited Structural, optical, morphological and electrical properties of the obtained films were studied.