Fabricación de un reactor para la síntesis de películas delgadas de kesterita aplicadas en celdas solares
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Date
2020
Authors
Evaluators
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Actualmente, existe interés en celdas solares de película delgada con capa absorbente tipo Kesterita (Cu2ZnSnS4) o tipo Perovskita. La síntesis de películas de Kesterita por evaporación ha alcanzado eficiencias a nivel de laboratorio del 11.6%, mientras que la de Perovskitas ha logrado superar las eficiencias de las celdas de silicio, aunque estos son buenos resultados, realizar un diseño apropiado tanto de la cámara de evaporación como de la distribución de los electrodos puede permitir obtener mejores resultados, debido al mejor control de los parámetros de síntesis. En este proyecto se presenta el diseño y la fabricación de una cámara de evaporación que pueda lograr un vacío de 10-5 mbar, aumentar la superficie de deposición y evitar la evaporación de cada precursor en una etapa no correspondiente, además de esto se analizó la aplicación de un electro común en el proceso de evaporación por etapas. Estos objetivos fueron estudiados mediante análisis por elementos finitos, utilizando el software Comsol multiphysics R. (producto licenciado), donde se determinó la aplicación de un electrodo común en el proceso de evaporación con base en la síntesis de perovskitas y la distribución adecuada de los precursores metálicos (zinc, cobre y estaño) para sintetizar películas de Kesterita manteniendo la secuencia de evaporación Cu-Sn-Zn. Posteriormente se analizó la distribución de esfuerzos en la cámara de evaporación diseñada mediante la física de mecánica de sólidos. Por último, se construyó la cámara de evaporación y se sintetizaron películas de Cu, Cu-Sn y Cu-Sn-Zn-S y caracterizadas mediante XPS con la intensión de corroborar que los estudios realizados y establecer que la cámara permite obtener síntesis de películas delgadas Kesterita mediante evaporación por etapas.
Description
Keywords
Kesterita, Perovskita, Vacío, Distribución de precursores, Distribución de calor, Comsol, Celdas solares de película delgada.