Resumen de Estudio XPS para el crecimiento de películas delgadas de CZTS por medio del método de coevaporación PVD

Mikel Fernando Hurtado Morales

• español

  Este estudio muestra la preparación de diferentes películas delgadas de Cu2ZnSnS4, por medio de la coevaporación de metales (Cu, Sn and Zn) en atmósferas de azufre, y en tres pasos de formación de sulfuro. Los mejores resultados se obtuvieron mediante la secuencia Cu/Sn/Zn, la cual tiene una sola fase kesterita, de acuerdo con la caracterización XRD. Se realizaron análisis de la superficie por medio de una espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) sobre el crecimiento de películas policristalinas delgadas Cu2ZnSnS4, con una secuencia Cu/Sn/Zn. Se encontraron energías de enlace nuclear de 161.5 eV, 486.1 eV, 932.4 eV y 1021.6 eV para S 2p3/2, Sn 3d5/2, Cu 2p3/2 y Zn 2p3/2, respectivamente. Los análisis SEM y EDS muestran la morfología y la composición elemental de la Kesterita CZTS con pérdidas Sn, resultando en una estructura pobre en Cu y rica en Zn. Las eficiencias de las celdas solares fueron de h=1.6% para un dispositivo Mo/CZTS/CdS/ZnS/ITO y de h=1.2% para un dispositivo Mo/CZTS/CdS/ZnS/ITO, usando la secuencia de evaporación Cu/Sn/Zn. Estos resultados demuestran el crecimiento en el uso del material  emiconductor kesterita CZTS como una película absorbente en dispositivos de celdas solares fabricados por medio de una tecnología de películas delgadas.

• English

  This study shows the preparation of different Cu2ZnSnS4 thin films, following the co-evaporation route of metals (Cu, Sn and Zn Zn) in sulfur atmosphere, in three steps sulfide formation. The best results were acquired by Cu/Sn/Zn sequence which has single kesterite phase according to XRD characterization. The surface analyses by X-rayphotoelectron spectroscopy (XPS) of Cu2ZnSnS4 polycrystalline thin film growth with sequence Cu/Sn/Zn were studied. Binding energies at 161.5 eV, 486.1 eV, 932.4 eV and 1021.6 eV were found for S 2p3/2, Sn 3d5/2, Cu 2p3/2 and Zn 2p3/2 respectively. SEM and EDS analyses show the morphology and elemental composition of Kesterite CZTS with Sn looses giving a Cu poor and Zn rich structure. The solar cell efficiencieswere = 1.6% for Mo/CZTS/CdS/ZnS/ITO device and = 1.2% or Mo/CZTS/CdS/ZnS/ITO device, using Cu/Sn/Zn evaporation sequence. These results show the growing use of CZTS kesterite semiconducting material as absorber layer in solar cell devices fabricated by thin film technology.