Síntesis y deposición de semiconductores basados en Cu2ZnSn(S,Se)4 sobre laminados cerámicos para aplicaciones fotovoltaicas

Abstract

En la presente tesis doctoral se ha estudiado la metodología de obtención de laminados cerámicos fotovoltaicos basados en la tecnología de capa fina. Se ha sintetizado el material inorgánico Cu2ZnSn(S,Se)4, el cual cristaliza en la estructura kesterita, como absorbedor del dispositivo. Como soporte de los dispositivos fotovoltaicos se han empleado laminados de gres porcelánico esmaltados. Sobre la superficie de estos sustratos se ha depositado Mo metálico como contacto inferior del dispositivo. Para la síntesis de la kesterita se han estudiado 3 rutas de bajo coste y fácil procesado, las cuales se basan en la deposición directa de sales metálicas, la síntesis de selenitos metálicos y la preparación de nanopartículas cristalinas del material CZTS. Sobre el material absorbedor se han depositado las capas buffer y ventana (CdS/i-ZnO/ITO) para la finalización del dispositivo. Finalmente, se ha comprobado el buen funcionamiento de los dispositivos fotovoltaicos obteniéndose una eficiencia de 2,4%.

In this doctoral thesis has been studied the methodology of obtaining ceramic photovoltaic laminates based on thin-film technology. The inorganic material Cu2ZnSn(S,Se)4 has been synthesized as absorber of the photovoltaic device. As a support for the devices, glazed porcelain stoneware laminates have been used. Metallic molybdenum has been deposited on the surface of these substrates as the bottom contact of the device. For the synthesis of kesterite, 3 routes of low cost and easy processing have been studied, which are based on the direct deposition of metal salts, the synthesis of metal selenites and the preparation of crystalline nanoparticles of the CZTS material. The buffer and window layers (CdS / i-ZnO / ITO) have been deposited on the absorber material for the finalization of the device. Finally, the good functioning of the ceramic photovoltaic devices has been verified, obtaining an efficiency of 2.4%.