Fabrication of solar cells based on Cu2ZnSnS4 films grown with optimized chemical composition homogeneity

Abstract

Se fabricaron celdas solares con estructura Mo/CZTS/ZnS/ZnO usando como capa absorbente películas de Cu2ZnSnS4 (CZTS) crecidas por evaporación simultánea de sus precursores desde una fuente de evaporación coaxial construida con un diseño avanzado que permitió mejorar significativamente la homogeneidad en la composición química en todo el volumen. Mediante mediciones con difracción de rayos X (XRD) se verificó que bajo condiciones de crecimiento optimizado era posible obtener películas en la sola fase Cu2ZnSnS4; los análisis de perfiles de profundidad con espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) permitieron confirmar que las muestras preparadas desde una fuente coaxial crecieron solamente en la fase CZTS y que su composición química presentaba una mejor homogeneidad en todo el volumen que aquellas depositadas desde tres fuentes de evaporación separadas. Asimismo, se encontró que las celdas solares fabricadas con una capa absorbente CZTS crecidas desde una fuente de evaporación coaxial presentaban eficiencias de conversión significativamente mayores que las celdas fabricadas con capas CZTS preparadas desde fuentes de evaporación separadas. Se obtuvieron eficiencias de conversión de 5,6%, una corriente de cortocircuito de 18,3 mA/cm2 y un voltaje de circuito abierto de 0,52 V. © 2019. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.