Metodología onclusiones -...
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Entre las múltiples fuentes de energía renovable, la energía solar es la
mejor alternativa debido a su abundancia en todo el mundo.
La mayor parte del mercado fotovoltaico está dominado por la primera
generación de células solares de silicio (Si). Por otro lado, las celdas de
película delgada son los sistemas más importantes para la industria fo-
tovoltaica. [1]
Entre los muchos materiales utilizados en esta tecnología, los semi-
conductores compuestos binarios II-VI de cadmio, como el CdS han re-
cibido una gran atención debido a sus propiedades ventajosas para
aplicaciones fotovoltaicas.[2] El método de deposición química spray
pirolisis se destaca como un método muy simple y económico, ya que
no necesita vacío para crecer películas delgadas. [3] Esta investigación
aborda la problemática mediante el depósito de películas delgadas de
CdS a diferentes temperaturas por el método de spray pirolisis.
El proyecto estudia los efectos de tres diferentes temperaturas de de-
pósito sobre las propiedades ópticas, morfológicas, química superficial
y estructurales del CdS. Para el depósito de las películas se construyó
un sistema de depósito de bajo costo, mediante la técnica de “spray pi-
rolisis” a partir de un atomizador de perfume o aromatizante comer-
cial, un microcontrolador para el control del mismo y una estructura
movible para poder ajustar parámetros de depósito (Figura 1).Las pelí-
culas fueron depositadas a partir de una solución precursora que es
atomizada en nuestro sistema “hecho en casa” y depositadas sobre un
sustrato de vidrio Corning sobre una placa caliente (con control de
temperatura) a 300, 400 y 500 grados Celsius (Figura 2).
Figura 1. Figura 2.
Depositar películas semiconductoras de Sulfuro de Cadmio
(CdS) a diferentes temperaturas por medio de la técnica
spray-pirolisis al fusionar los materiales en la solución precur-
sora. Así como el estudio de las propiedades ópticas, morfo-
lógicas y estructurales de las películas obtenidas.
Difracción de rayos X para las muestras de 300,400 y 500° C.
Microscopio de fuerza atómica a)300 °C , b) 400°C y c) 500°C .
Imagen de la superficie de una muestra
Con un aumento de x 20,000.
Imagen de la superficie de una muestra de CdS con un aumento de
x20,000 tomada de [4]
Resultados de la espectroscopia de energía dispersiva aplicada a
muestras depositadas a 300,400 y 500° C.
BandGap a 300,400 y 500° C
Los resultados de difracción de rayos x mostraron que se obtuvo el CdS
para las tres temperaturas de depósito, mostrando la de 300°C una
mejor cristalinidad de acuerdo al espectro típico de este material
[4]. En su contraparte los resultados de Microscopía de fuerza atómica
y microscopía electrónica de barrido muestran una diferencia impor-
tante en la morfología superficial de las muestras siendo las deposita-
das a 500°C, las que presentan una geometría de grano mucho más re-
gular que las depositadas a 300 y 400 °C. Los resultados de espectros-
copía UV-Vis (absorbancia) nos permitieron cuantificar el valor de la
energía de banda prohibida (Band Gap, en inglés) estando entre 2.40 y
2.44 eV para todas las muestras depositadas, lo cual muestra que se
obtuvieron valores muy cercanos al reportado en la literatura de 2.45
eV.[5] Por otro lado los resultados de energía dispersiva de rayos x,
mostraron que hay una estequiometría muy cercana al valor reporta-
do 50-50 de porcentaje atómico para las tres temperaturas de depósi-
to. Lo anterior muestra que nuestro sistema de bajo coste y bastante
eficiente para el depósito de materiales por spray pirolisis ya que se
pueden obtener películas con propiedades adecuadas para aplicacio-
nes fotovoltaicas.
Un agradecimiento especial al Dr. Gerardo Alonzo por su apoyo incon-
dicional y fe en el proyecto, sin el, nada de esto pudo haber sido com-
pletado. A la universidad Anáhuac Mayab por permitirme el uso de sus
equipos. De igual manera al Dr. Iván oliva del CINVESTAV sede Mérida,
por concederme el uso de sus equipos. Al Dr. Rubén Domínguez y el Dr.
Andrés Oliva por su apoyo en el proyecto. Al Mtro. Geovanny Giorgana
por su tiempo y apoyo en el seguimiento del proyecto.
[1] Choong-Heui Chung,Brion bob,B.Lei,Sheng-Han Li,W.W Hou,Y.Yang,
The Development of Hydrazine-Processed Cu(In,Ga)(Se,S)2 Solar Ce-
lls:Secondary phases and grain structures,University of California,15 de
marzo de 2013.
[2] Kevin D. Dobson, Iris Visoly-Fisher, Gary Hodes, David Cahen, Stabili-
ty of CdTe/CdS thin in solar cells Department of Materials and Interfa-
ces, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel,200.
[3] S. A. Studenikin, Nickolay Golego, and Michael Cocivera, Fabrication
of green and orange photoluminescent undoped ZnO films using spray
pyrolysis, Guelph-Waterloo Centre for Graduate Work in Chemistry, Uni-
versity of Guelph, Ontario, Canada,1998.
[4] JCPDS 41-1049, International Centre for Diffraction Data,2002.
[5] P.P. Hankare, P.A. Chate ,D.J. Sathe, Department of Chemistry, Shivaji
University, Kolhapur (M.S.), Department of Chemistry, J.S.M. College,
Alibag (M.S.) Department of Chemistry, KIT’s college of Engineering,
Kolhapur (M.S.), India, Marzo 2009.
Películas semiconductoras de CdS depositadas por spray pirolisis mediante un
sistema de bajo costo con atomizador de perfume
Autores: Gerardo Ojeda Barrero, Dr. Gerardo Alonzo Medina
Escuela de Ingeniería. Contacto: ( [email protected] )
Introducción y Justificación
Metodología
Objetivo
Resultados
Difracción de Rayos X (XRD)
Microscopía de fuerza atómica (AFM)
Microscopía electrónica de barrido (SEM)
Espectroscopía de energía dispersiva (EDS)
Espectroscopia UV visible
Conclusiones
Agradecimientos
Referencias