CO-ELECTRODEPÓSITO GALVANOSTÁTICO DE PELÍCULAS DE CU2S Y ZNS PARA APLICACIONES FOTOVOLTAICAS
DOI:
https://doi.org/10.19136/jeeos.a1n2.1895Palabras clave:
Cu2S, , ZnS, ElectrodepósitoResumen
El sulfuro de cobre, y el sulfuro de zinc, se caracterizan por su baja toxicidad y alta abundancia de sus componentes, estos se pueden aplicar como precursores en la formación del material absorbedor CZTS, el cual es un material prometedor en la elaboración de celdas fotovoltaicas. El co-déposito de Cu2S y ZnS fue sobre vidrio conductor TECTM15, mediante la técnica de electrodepósito. Se utilizó ZnSO4 y CuSO4 y Na2S2O3·5H2O como agentes precursores y citrato de sodio tribásico como acomplejante, aplicando una densidad de corriente de 5 mA/cm2. La película depositada fue analizada mediante difracción de rayos X (DRX), Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Energía dispersiva de Rayos X (EDX) y Espectroscopia UV-Vis para determinar sus propiedades estructurales, morfológicas, ópticas y de composición. La información obtenida mediante las técnicas de caracterización demuestra la existencia de ambos compuestos en la película depositada, además la película depositada por este método presento uniformidad en su morfología con lo cual, pueden ser utilizadas para la preparación de materiales absorbedores de kesterita.
Referencias
J. Akhtar, M. Sher, M. Dilshad, W. Khalid, N. Revaprasadu, M. Azad, Investigation of PbS nanocrystals sensitized extremely thin absorber (ETA) solar cell, Mater. Sci. Semicond. Process. 36 (2015) 20–26.
T.R. Rana, N.M. Shinde, J. Kim, Novel chemical route for chemical bath deposition of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films with stacked precursor thin films, Mater. Lett. 162 (2016) 40–43. doi:10.1016/j.matlet.2015.09.100.
W. Dang, X. Ren, W. Zi, L. Jia, S. (Frank) Liu, Composition controlled preparation of Cu–Zn–Sn precursor films for Cu2ZnSnS4 solar cells using pulsed electrodeposition, J. Alloys Compd. 650 (2015) 1–7. doi:10.1016/j.jallcom.2015.07.203.
X. He, H. Shen, W. Wang, J. Pi, Y. Hao, X. Shi, Synthesis of Cu2ZnSnS4 films from co-electrodeposited Cu-Zn-Sn precursors and their microstructural and optical properties, Appl. Surf. Sci. 282 (2013) 765–769. doi:10.1016/j.apsusc.2013.06.050.
E.M. Mkawi, K. Ibrahim, M.K.M. Ali, M.A. Farrukh, A.S. Mohamed, Influence of triangle wave pulse on the properties of Cu2ZnSnS4 thin films prepared by single step electrodeposition, Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 130 (2014) 91–98. doi:10.1016/j.solmat.2014.06.039.
E.M. Mkawi, K. Ibrahim, M.K.M. Ali, M.A. Farrukh, N.K. Allam, Influence of precursor thin films stacking order on the properties of Cu2ZnSnS4 thin films fabricated by electrochemical deposition method, Superlattices Microstruct. 76 (2014) 339–348. doi:10.1016/j.spmi.2014.10.022.
M. Valdes, M. Modibedi, M. Mathe, T. Hillie, M. Vazquez, Electrodeposited Cu2ZnSnS4 thin films, Electrochim. Acta. 128 (2014) 393–399. doi:10.1016/j.electacta.2013.10.206.
R. Kondrotas, R. Juškėnas, A. Naujokaitis, G. Niaura, Z. Mockus, S. Kanapeckaitė, B. Čechavičius, K. Juškevičius, E. Saucedo, Y. Sánchez, Investigation of selenization process of electrodeposited Cu–Zn–Sn precursor for Cu2ZnSnSe4 thin-film solar cells, Thin Solid Films. 589 (2015) 165–172. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2015.05.012.
M. Poornajar, P. Marashi, D. Haghshenas Fatmehsari, M. Kolahdouz Esfahani, Synthesis of ZnO nanorods via chemical bath deposition method: The effects of physicochemical factors, Ceram. Int. (2015) 1–12. doi:10.1016/j.ceramint.2015.08.073.
F.G. Hone, F.K. Ampong, T. Abza, I. Nkrumah, R.K. Nkum, F. Boakye, Investigating the effect of deposition time on the morphology, structure and optical band gap of PbS thin films synthesized by CBD technique, Elixir Thin Film Tech. 76 (2014) 28432–28437. doi:10.1016/j.matlet.2015.04.074.
K.V. Gurav, S.W. Shin, U.M. Patil, M.P. Suryawanshi, S.M. Pawar, M.G. Gang, S.A. Vanalakar, J.H. Yun, J.H. Kim, Improvement in the properties of CZTSSe thin films by selenizing single-step electrodeposited CZTS thin films, J. Alloys Compd. 631 (2015) 178–182. doi:10.1016/j.jallcom.2014.12.253.
Z. Zakaria, P. Chelvanathan, M.J. Rashid, M. Akhtaruzzaman, M.M. Alam, Z.A. Al-Othman, A. Abdulrahman, K. Sopian, N. Amin, EFFECTS OF SULFURIZATION ON Cu 2 ZnSnS 4 ( CZTS ) THIN FILMS DEPOSITED BY SINGLE SOURCE THERMAL EVAPORATION METHOD, Jpn. J. Appl. Phys. 54 (2015). doi:http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.54.08KC18.
M.I. Khalil, R. Bernasconi, L. Magagnin, CZTS layers for solar cells by an electrodeposition-annealing route, Electrochim. Acta. 145 (2014) 154–158. doi:10.1016/j.electacta.2014.09.001.
J.H. Lee, H.J. Choi, W.M. Kim, J.H. Jeong, J.K. Park, Effect of pre-annealing on the phase formation and efficiency of CZTS solar cell prepared by sulfurization of Zn/(Cu,Sn) precursor with H2S gas, Sol. Energy. 136 (2016) 499–504. doi:10.1016/j.solener.2016.07.031.
M.I. Khalil, O. Atici, A. Lucotti, S. Binetti, A. Le Donne, L. Magagnin, CZTS absorber layer for thin film solar cells from electrodeposited metallic stacked precursors (Zn/Cu-Sn), Appl. Surf. Sci. 379 (2016) 91–97. doi:10.1016/j.apsusc.2016.04.062.
S. Muthukumaran, M. Ashok kumar, Structural, FTIR and photoluminescence properties of ZnS:Cu thin films by chemical bath deposition method, Mater. Lett. 93 (2013) 223–225. doi:10.1016/j.matlet.2012.11.091.
T. Doe, Y. Ishikawa, M. Horita, T. Nishida, Y. Uraoka, Size Control of ZnS Nanoparticles by Electro-Spray Deposition Method, Jpn. J. Appl. Phys. 51 (2012) 03CC02. doi:10.1143/JJAP.51.03CC02.
D. Santamaria-Perez, G. Garbarino, R. Chulia-Jordan, M.A. Dobrowolski, C. Mühle, M. Jansen, Pressure-induced phase transformations in mineral chalcocite, Cu2S, under hydrostatic conditions, J. Alloys Compd. 610 (2014) 645–650. doi:10.1016/j.jallcom.2014.04.176.
A. Vasuhi, R.J. Xavier, R. Chandramohan, S. Muthukumaran, K. Dhanabalan, M. Ashokkumar, P. Parameswaran, Effect of heat-treatment on the structural and optical properties of Cu2S thin films deposited by CBD method, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25 (2014) 824–831. doi:10.1007/s10854-013-1652-x.
B. Ren, L. Wang, J. Huang, K. Tang, Y. Yang, L. Wang, Metal-semiconductor transition in CuS-Cu1.8S mixed phase thin films, Vacuum. 112 (2015) 70–72. doi:10.1016/j.vacuum.2014.11.018.
M. Venkata-Haritha, C.V.V.M. Gopi, Y.-S. Lee, H.-J. Kim, Phase transformations of novel Cu x S nanostructures as highly efficient counter electrodes for stable and reproducible quantum dot-sensitized solar cells, RSC Adv. 6 (2016) 101185–101197. doi:10.1039/C6RA23763K.
G. Mondal, S. Jana, A. Santra, M. Acharjya, P. Bera, D. Chattopadhyay, A. Mondal, P. Bera, Single-source mediated facile electrosynthesis of p-Cu 2 S thin films on TCO (SnO 2 :F) with enhanced photocatalytic activities, RSC Adv. 5 (2015) 52235–52242. doi:10.1039/C5RA06102D.
P. Roy, S.K. Srivastava, Nanostructured copper sulfides: synthesis, properties and applications, CrystEngComm. 17 (2015) 7801–7815. doi:10.1039/C5CE01304F.
J. Madarász, M. Okuya, S. Kaneko, Preparation of covellite and digenite thin films by an intermittent spray pyrolysis deposition method, J. Eur. Ceram. Soc. 21 (2001) 2113–2116. doi:10.1016/S0955-2219(01)00183-2.
J. Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu, Optical Properties and Electronic Structure of Amorphous Germanium, Phys. Status Solidi. 15 (1966) 627–637. doi:10.1002/pssb.19660150224.
G.L. Agawane, S.W. Shin, A.V. Moholkar, K.V. Gurav, J.H. Yun, J.Y. Lee, J.H. Kim, Non-toxic complexing agent Tri-sodium citrate’s effect on chemical bath deposited ZnS thin films and its growth mechanism, J. Alloys Compd. 535 (2012) 53–61. doi:10.1016/j.jallcom.2012.04.073.
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
1. Política propuesta para revistas de acceso abierto
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
1. Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia internacional Creative Commons Reconocimiento-No comercial-Compartir igual 4.0 .de atribución de Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
2. Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista.
3. Se permite y recomienda a los autores/as a publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión y publicación, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access).