Fabricación de un reactor para la síntesis de películas delgadas de kesterita aplicadas en celdas solares

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dc.contributor.advisorBotero Londoño, Monica Andrea
dc.contributor.advisorOspina Ospina, Rogelio
dc.contributor.authorRondón Almeyda, Carlos Eduardo
dc.date.accessioned2024-03-04T00:57:19Z
dc.date.available2020
dc.date.available2024-03-04T00:57:19Z
dc.date.created2020
dc.date.issued2020
dc.description.abstractActualmente, 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.
dc.description.abstractenglishThere is currently an interest within the scientific community in thin-film solar cells with a Kesterite (Cu2ZnSnS4) type absorber layer or Perovskite type absorber layer. The synthesis of Kesterites by evaporation has allowed for efficiencies at the laboratory level of 11.6%. In contrast, the thin film of Perovskite has achieved to get better than efficiencies of silicon cells. Although these are good results, the evaporation chamber's design and the electrodes' distribution are essential to control synthesis parameters and evaporate each precursor in the corresponding stage. This project shows a design and fabrication of an evaporation chamber that can achieve a 10-5 bar vacuum, increase the deposition surface, and avoid each precursor evaporation in a non-corresponding stage. Also, it was analyzed the application of a common electrode in the evaporation process for stages. These objectives were studied using Comsol Multiphysics R. (licensed product) software. It was determined the application of the common electrode and the suitable disposition of metallic precursors (zinc, copper, and tin) to synthesize kesterite thin films. Then, the stress distribution in the evaporation chamber designed using solid mechanics physics was analyzed. Finally, the evaporation chamber was built. Films of Cu, Cu-Sn, and Cu-Sn-Zn-S were synthesized and characterized by XPS to corroborate the studies. It was established that the chamber allows
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería de Materiales
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/40880
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectKesterita
dc.subjectPerovskita
dc.subjectVacío
dc.subjectDistribución de precursores
dc.subjectDistribución de calor
dc.subjectComsol
dc.subjectCeldas solares de película delgada.
dc.subject.keywordKesterite
dc.subject.keywordVacuum
dc.subject.keywordPrecursor Distribution
dc.subject.keywordHeat Distribution
dc.subject.keywordComsol
dc.subject.keywordThin Film Solar Cells.
dc.titleFabricación de un reactor para la síntesis de películas delgadas de kesterita aplicadas en celdas solares
dc.title.englishManufacture of a Reactor for the Synthesis of Kesterite Thin Films Applied in Solar Cells. *
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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