CRECIMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DE CdS DE MICRO- Y NANO-PARTICULAS PARA SU APLICACIÓN EN EL

PROCESAMIENTO DE CELDAS SOLARES DE CdTe REGISTRO ASIGNADO POR LA SIP: 20082581 RESUMEN

Es este proyecto se llevó a cabo el depósito de películas delgadas de CdS por baño químico (CBD) en la modalidad de mono y bi-capas con la finalidad de resolver algunos problemas en la morfología de estas, tales como cavernas inter-granulares, orificios de alfiler (pin-holes). Por otro lado cuando el CdTe tipo-p se usa como el material absorbente en celdas solares, exhibe una resistividad eléctrica alta y una función de trabajo superficial grande, limitando la fabricación de celdas solares con altas eficiencias de conversión. Para resolver parcialmente estas limitaciones, se propuso generar una región p+ en el CdTe dopando este con Te (CdTe:Te). Esto representa una alternativa en el incremento de la eficiencia de conversión fotovoltaica para las celdas solares de CdS/CdTe. INTRODUCCIÓN

En la fabricación de celdas solares del tipo CdS/CdTe, el procesamiento del CdS como material ventana es de suma importancia, el cual a su vez debe poseer una conductividad tipo-n debido a las vacancias de azufre en este material [1]; por otro lado las películas delgadas semiconductoras de CdS que se depositan sobre el SnO2 deben estar libres de defectos con una distribución morfológica uniforme. Sin embargo algunos problemas en la morfología de estas películas tales como cavernas inter-granulares, orificios de alfiler (pin-holes) pudieran resolverse, mejorarían las eficiencias record actuales para este tipo de celdas solares. En este trabajo se propone estudiar algunas de las propiedades físicas de las películas de CdS depositadas por la técnica de depósito por baño químico (DBQ) utilizando diferentes parámetros de crecimiento como lo son tiempo y temperatura de depósito, posteriormente con el propósito de reducir la densidad de pin-holes en estas se deposita una segunda capa de CdS (bi-capa de CdS), las cuales presentan tamaño de grano dentro de la escala micro y nano-métrica. Otros autores [2,3] han obtenido bi-capas de CdS del orden de 160 nm, mientras que en este trabajo se reportan espesores del orden de 100 – 120 nm, logrando de esta manera que el CdS como material ventana sea mas eficiente.

Por otro lado el CdTe es uno de los materiales que en los últimos 15-20 años se ha estudiado como propuesta alternativa en la fabricación de celdas solares del tipo CdS/CdTe [4]. Por otra parte, cuando el CdTe tipo-p se usa como el material absorbente en celdas solares, exhibe resistividad eléctrica alta y una función de trabajo superficial grande, limitando la fabricación de celdas solares con altas eficiencias de conversión. Para resolver parcialmente estas limitaciones, se ha propuesto generar una región p+ en el CdTe dopando este con Te (CdTe:Te), para posteriormente obtener un contacto óhmico con una película metálica apropiada [5,6]. En este trabajo se reporta el depósito de Te sobre CdTe para generar una región p+ utilizando un sistema CSVT (GREG), ya que es una técnica de bajo costo; dicha técnica ha sido utilizada para el depósito de películas delgadas policristalinas de CdS, CdTe, etc. obteniéndose películas con una buena calidad cristalina óptimas para la fabricación de celdas solares del tipo CdS/CdTe.

METODOS Y MATERIALES 1. Depósito y Caracterización de mono y bi-capas de CdS usando CBD Depósito de CdS sobre vidrio conductor utilizando CBD. Para llevar a cabo el crecimiento se requiere del siguiente material:

• Agua Destilada. • Substratos de vidrio (SnO2:F) limpios • 1 cortador de vidrio (para marcar los substratos). • 2 vasos de precipitados de 100 y 600 ml (baño maría y vaso reactor). • 4 vasos de 50 ml (para vertido de soluciones). • 2 vasos de 250 ml (para agua destilada). • 4 pipetas graduadas de 10 ml específicas de cada solución. • 1 probeta de 25 ó 50 ml. • De 2 a 4 pinzas prensiles de plástico. • 1 agitador magnético. • 1 propipeta. • 1 soporte universal. • 1 perilla tipo nuez. • 1 barra de soporte para la suspensión de las pinzas prensiles. • Hisopos suficientes (para limpieza de substratos). • Equipo de protección mínimo obligatorio para laboratorio (bata, guantes de

látex, mascarilla, lentes de seguridad, zapato cerrado). • Bolsas de plástico para aislar las muestras. • Baño ultrasónico • Nitrógeno (gas) • 1 desecador para vacío con silica-gel suficiente.

Las películas delgadas de CdS fueron depositadas utilizando la técnica DBQ, utilizando como solución precursora CdCl2 (0.1M), NH4Cl (0.2 M), NH3 (2 M) y tiourea (0.3 M), con tiempos de depósito de 15 min para las mono-capas y 7 min para las bi-capas con temperaturas de depósito de 75 °C y 45 °C respectivamente, ver Fig. 1.

FIGURA 1. Soluciones necesarias para la técnica CBD La fuente primaria del ión Cd2+ es el CdCl2, pero al disolverse, esta sal se disocia en gran extensión y produciría una alta concentración del ión libre, por lo que se agrega el amoníaco (NH3), que forma compuestos de moderada estabilidad con el Cd2+.

El amoníaco en disolución acuosa se hidroliza: NH3(ac) + H2O = NH4+(ac) + OH-(ac)

ión amonio ión oxidrilo por lo que al añadir amoníaco a la disolución de CdCl2 tendrán lugar los siguientes equilibrios de formación de complejos:

Cd2+(ac) + 4 NH3(ac) = [Cd(NH3)4]2+(ac) (1) Cd2+(ac) + 4 OH-(ac) = [Cd(OH)4]2-(ac) (2)

Al agregar la tiourea (Tio) 0.3 M (15 ml), que se usa como fuente primaria del ión sulfuro. La transformación de la tiourea en ión sulfuro ocurre lentamente y se favorece en la medida en que va precipitando el CdS. Puesto que el ión oxidrilo se encuentra presente en el sistema en concentración considerable, indica que el pH es uno de los parámetros más importantes dentro del medio reaccionante. Ver Fig. 2.

Figura 2. Reacción visible. 2. Crecimiento de las películas delgadas de CdTe, CdS y Te usando la técnica GREG (ó CSVT).

La fig. 3(a) muestra un sistema CSVT-HW, el cual consta principalmente de

tres componentes: cámara de evaporación, sistema eléctrico de control y medición y sistema de vacío. La fig. 3(b) muestra la cámara de evaporación que consta de un par de bloques de grafito que son utilizados como calefactores de la fuente y el substrato del sistema de crecimiento. En los bloques se coloca una chalupa donde se deposita el material que se va a evaporar (fuente) para obtenerlo en forma de película delgada sobre la chalupa se coloca el substrato (porta muestras de vidrio pirex, vidrio conductor SnO2, etc.), por los bloques calefactores se hace pasar una corriente del orden de 100 a 550 A, la temperatura de dichos bloques se eleva hasta alcanzar las temperaturas establecidas para llevar a cabo el crecimiento, el cual usualmente se lleva a cabo dentro de una atmósfera inerte (Ar, O2, Ni ). La temperatura de los bloques calefactores y la presión del gas inerte son parámetros de crecimiento determinantes sobre las características de las películas crecidas por la técnica CSVT.

(a) (b) Figura 3. (a) Fotografía que muestra el sistema de crecimiento de películas delgadas semiconductoras CSVT-HW. Se pueden observar las tres partes principales que lo constituyen: (A) cámara de crecimiento, (B) sistema eléctrico de medición y control y (C) sistema de vacío, y (b) Diagrama esquemático del sistema de evaporación donde se muestras sus principales componentes: (A) bloque calefactor de la fuente, (B) bloque calefactor del substrato y (C) la chalupa-crisol que actúa como cámara de paredes calientes. Crecimiento de CdS mediante la técnica GREG.

Las películas delgadas de CdS fueron depositadas utilizando la técnica GREG

(CSVT, close space vapour transport), se utilizó CdS en polvo marca Balzers, con una pureza de 99.99%. El material es depositado en una chalupa-crisol del sistema en cantidades de 0.01 - 0.02 g en cada una de las cavidades, para colocar enseguida el substrato (vidrio conductor SnO2:F) sobre la chalupa. Las condiciones del crecimiento fueron: Temperatura de la fuente: 750 - 800oC Temperatura del substrato: 480 - 550oC Presión en la cámara : 100 mtorr (gas inerte 80%Ar , 20% O2). Tiempo de crecimiento: 5-15 min.

Crecimiento del CdTe y Te mediante la técnica GREG

En los bloques se coloca una chalupa donde se deposita el CdTe material que se va a evaporar (fuente) para obtenerlo en forma de película delgada sobre la chalupa se coloca el substrato (porta muestras de vidrio pirex, vidrio conductor SnO2, etc.), por los bloques calefactores se hace pasar una corriente del orden de 100 a 550 A, la temperatura de dichos bloques se eleva hasta alcanzar las temperaturas establecidas (550°C para el substrato y 650°C para la fuente) para llevar a cabo el crecimiento, el cual usualmente se lleva a cabo dentro de una atmósfera inerte (Ar, O2, Ni ), en este caso se utilizó 50% de Ar y 50% de O2. La temperatura de los bloques calefactores y la presión del gas inerte son parámetros de crecimiento determinantes sobre las características de las películas crecidas por la técnica GREG.

El depósito de Te sobre CdTe se llevó a cabo mediante la técnica GREG utilizando una temperatura de depósito del orden de 450°C en la fuente y 250°C en el substrato, utilizando una atmósfera inerte de Ar. Los tiempos de depósito variaron desde 3.5 min hasta 10 seg, Debido a que no se logran espesores adecuados de Te (1micra) sobre el CdTe (5 micras) utilizando la técnica GREG (ó CSVT), se utilizaron técnicas

de deposito alternativas como lo son utlizando una evaporadora Edwards para llevar a cabo el depósito de Te sobre el CdTe sin embargo no se logro que el Te se quedara sobre el CdTe.También se utilizaron diferentes chalupas (forma y tamaño) de depósito dentro del CSVT, sin embargo no se logró tener éxito pues las películas obtenidas de Te seguían siendo gruesas comparadas con las de CdTe. se decidió implementar una nueva técnica para depositar el Te sobre el CdTe a la cual se le denominó CSVT-modificado. Implementación de un sistema CSVT-Modificado

La fig. 4, muestra una cámara de evaporación diseñada para llevar a cabo la

impurificación del CdTe:Te, debido a que el Te se evapora rápidamente, el sistema de crecimiento CSVT como tal no daba los resultados deseados. Entonces se implemento una cámara cerrada donde se pudiera evaporar el Te de manera controlada y este a su vez se pudiera introducir en el CdTe y se evitara el depósito como una película mas sobre el CdTe. En esta cámara se pueden observar cuatro orificios de 0.7 cm de diámetro y 1.5 cm de profundidad en los cuales se coloca el Te en polvo, en la parte central se encuentra una cavidad cuadrada de 2.5 cm por lado y 0.3 cm de profundidad donde es colocada la película de CdTe. Posteriormente se cierra esta cámara con una tapa de grafito esto con el propósito de que el Te no se escape. Una vez cerrada la cámara de impurificación esta es colocada entre los bloques calefactores del sistema de crecimiento CSVT-HW. Para llevar a cabo la evaporación del Te se utiliza una temperatura en la fuente de 450 °C y una atmósfera inerte de Ar con una presión de 100 mtorr, los tiempos de tratamiento se variaron desde 10 hasta 30 min.

Figura 4. Cámara de evaporación para llevar a cabo la impurificación del CdTe

Crecimiento de Te Sobre CdTe mediante la Técnica CSVT-modificada.

Para evaporar el Te se utiliza una temperatura en la fuente de 450 °C y una atmósfera inerte de Ar con una presión de 100 mtorr, los tiempos de tratamiento se variaron desde 10 hasta 30 min.

La estructura de las películas policristalinas obtenidas fue identificada utilizando

la técnica de rayos-X, para lo cual se utilizó un difractómetro Siemens Kristalloflex 500, usando radiación Co-Kα1. Se hizo un análisis de composición química en las muestras utilizando un microscopio electrónico de barrido JEOL modelo JSM-6300 con un voltaje de 30 kV, permitiendo una resolución de 2nm. Este equipo cuenta con una sonda de microanálisis de energías dispersivas de rayos-x (Link modelo QX-200), la cual nos permite llevar a cabo un análisis de rayos-x de energía dispersiva (EDAX) puntual, lineal o superficial en la película, identificando tanto cualitativa como

cuantitativamente los elementos químicos que componen el material de estudio de número atómico mayor que 9. Mediciones de transmisión óptica fueron hechas en el rango VIS-IR con la ayuda de un espectrofotómetro Lambda 35 Perkin-Elmer a temperatura ambiente. La morfología superficial de las muestras fue caracterizada utilizando microscopía de fuerza atómica utilizando para ello un sistema Park Scientific Instruments, modelo Autoprobe CP, el cual utiliza un láser de He-Ne (632.8 nm) y 0.5 mW; adjunto a esta caracterización también se realizó microscopía electrónica de barrido (MEB) usando un sistema JEOL, modelo JSM-6300 con un voltaje de 10 kV y una resolución de 2nm. Las mediciones de fotoluminiscencia se llevaron a cabo utilizando un doble monocromador SPEX 1403 y como sensor un tubo fotomultiplicador convencional modelo TE182TSRF; la fuente luminosa de alta intensidad consiste de un láser de Argón Spectra Physics Modelo 2020 con una emisión de línea de 457.9 nm (área de la mancha 2x10-3 cm2). RESULTADOS Caracterización de las películas de CdS depositadas por CBD La Fig. 5 muestra el patrón de difracción de rayos X (GIXRD) típico de las películas de CdS depositadas por CBD. Este difractograma muestra picos en las direcciones (002), (110), (112) y (004). Los valores medidos indican un crecimiento correspondiente a la estructura hexagonal del CdS (JCPDS 41-049). El resto de los picos corresponden a la fase del SnO2 del substrato de vidrio conductor.

Figura 5. Patrón de difracción de rayos X (GIXRD) típico de una película de CdS por DBQ. En la Tabla 1 se muestran las mediciones (EDAX) de la composición química de las películas de CdS, se puede observar que las películas tienen una deficiencia de azufre, lo cual da origen a la conductividad tipo-n del CdS.

TABLA 1. Composición química de las películas de CdS

La caracterización de microscopia de fuerza atómica en las muestras de CdS, demuestra que hay crecimiento tridimensional debido a la forma y agrupación de las partículas; por otro lado el depósito se muestra uniforme; siendo este mas uniforme en las bi-capas de CdS.

Las Figs. 6 (a, b y c) muestran las características morfológicas de las películas

delgadas de CdS, se puede observar que las muestras presentan un depósito uniforme y el tamaño de particular varía entre 147 – 400 nm. La fig. 6 (a )es una mono-capa de CdS en la cual se observan orificios sobre la superficie, los llamados pin-holes, estos orificios no se han logrado rellenar a pesar de que la película cuenta con un espesor del orden de 260 nm. La fig. 6 b se muestra un depósito de una mono-capa de CdS con un espesor de 120 nm , claramente se puede observar la presencia de defectos superficiales. Para tratar de resolver este problema se depositaron bi-capas de CdS, la primera capa cuenta con un espesor de 90nm y la segunda con uno de 30 nm, por lo que se están logrando depositar bi-capas de CdS de espesores del orden de 120 nm, que es el espesor adecuado para ser aplicadas en la fabricación de celdas solares; además de que se ha logrado disminuir la densidad de pin-holes, ver fig. 6(c).

(a) (b)

Muestra % promedio de átomos

% promedio del elemento en

peso.

Cd S Cd S

Mono-capa de CdS

62.04 37.96 85.13 14.87

Mono-capa de CdS

62.69 37.30 85.48 14.51

Bi-capa de CdS 83.41 16.59 94.63 5..37

Mono-capa de CdS

68.41 31.58 88.36 11.64

(c)

Figura 6. Imágenes SEM de las muestras (a) mono-capas de CdS con tamaño de partícula de 260 nm , (b) mono-capas de CdS con tamaño de partícula del orden de 120 nm , (c) bi-capas de CdS con espesor de 120 nm. La Fig. 7, muestra los espectros de transmitancia de las películas de CdS, se puede observar que las películas muestran en general una transmitancia del orden de 85 – 90%; además se observa una comportamiento de máximos y mínimos de interferencia debida a reflexiones múltiples, mostrando que la película tiene un espesor homogéneo.

Figura 7. Curvas características de transmitancia de mono-capas y bi-capas de CdS.

La posición energética de los puntos críticos es entonces determinada de los máximos de la derivada del coeficiente de absorción con respecto a la energía del fotón. Este método permite obtener una estimación de la brecha gE , ya que la condición de existencia de puntos críticos se satisface en los puntos de la zona de Brillouin, donde las bandas de valencia y conducción adquieren un valor extremo (máximo y mínimo, respectivamente), por lo que el CdS aquí depositado muestra un valor de gap del orden de 2.5 eV. Por otro lado las bi-capas de CdS presentaron en general un espesor promedio de 120 nm, una transmisión óptica de 80 % y un tamaño de partícula de 135 nm. Lo cual las hace candidatas a ser utilizadas en la fabricación de celdas del tipo CdS/CdTe.

Caracterización de las películas delgadas de CdS depositadas utilizando la técnica GREG. En la tabla 2 se muestran, en forma resumida, las características de las películas de CdS depositadas por la técnica GREG. Los resultados obtenidos son consistentes con los reportados por otros autores. TABLA 2. Características típicas de películas de CdS depositadas por la técnica GREG. En todos los casos la atmósfera inerte de la cámara fue de 80% Ar y 20% O2.

Película CdS sobre vidrio

Presión

De la cámara

[militorr]

Temperatura Fuente [o C]

Temperatura

Substrato

[o C]

Tiempo crecimiento [ min ]

Espesor [ µ ]

1 100 800 500 13 23 2 100 800 500 8 19 3 100 800 500 7 18 4 100 765 480 10 7 5 100 760 550 6 4 6 100 760 500 6 7 7 100 760 500 5 6 8 100 750 550 10 19 9

100 800

550

15

19

Las características mostradas por las películas de CdS es que son bastante uniformes en espesor y tamaño de grano. El espesor típico resulto ser de 7 a 22 µm, dicho espesor resultó depender sólo del tiempo de crecimiento. Como los tiempos de crecimiento variaron de 5 a 15 min, las razones de crecimiento de las películas fueron aproximadamente de 2 - 4 µm/min. Por otra parte, se obtuvo que el tamaño de grano aumenta con la temperatura del substrato, es decir el tamaño de grano de las películas disminuye conforme aumenta el gradiente de temperatura ∆TFS entre la fuente y el substrato. TABLA 3. Característica granular de las películas policristalinas de CdS usando microscopía de fuerza atómica.

Película TF (oC)

TS

(oC) Presión (militorr)

Distancia D (µ)

Altura (A)

CdS 750 480 100 2.35 4729 CdS 760 480 100 2.05 3157 CdS 760 500 100 4.45 5999.3 CdS 770 500 100 3.88 4530.6

D es el tamaño de grano y A la altura del grano medida en Amstrongs Las propiedades ópticas de las películas de CdS obtenidas muestran que estas tienen una transmitancia del orden de 80 – 90 % . Por otro lado se calculó el gap característico de esta material siendo este del orden de 2.5 eV.

Caracterización de las películas delgadas de CdTe y Te depositadas por GREG (ó CSVT). En la tabla 4 se muestran los parámetros de crecimiento y características de las muestras depositadas con el CSVT, donde TF y TS son las temperaturas de la fuente y el substrato respectivamente, tc el tiempo de crecimiento y P la presión de la atmósfera inerte dentro de la cámara de crecimiento del CSVT-HW. Dependiendo de estos parámetros se obtuvieron diferentes espesores (d) de las películas.

TABLA 4. Características de las películas de CdTe y Te depositadas por CSVT. El depósito de Te sobre el CdTe creció como una película más cuyo espesor varia entre 21 – 29 nm, ver fig. 8(a); con este resultado claramente se observa que no se trata de una impurificación, en este caso el Te depositado no es de utilidad ya que el CdTe tiene un espesor del orden de 5 µm y el Te depositado debería tener un espesor máximo de 1µm.. De acuerdo a este resultado obtenido, se decidió implementar un nuevo sistema para poder impurificar el CdTe con Te, pues independientemente del tiempo y la presión utilizados para lograr una capa delgada de Te (1 micra) sobre el CdTe no fue posible lograrlo con éxito. Caracterización de las películas delgadas de Te sobre CdTe utilizando la técnica de CSVT-Modificada. La fig. 8 (b) muestra que al evaporar Te en la película delgada de CdTe, no hay a simple vista una película de Te sobre el CdTe, por lo que se hicieron caracterizaciones alternativas con el fin de analizar el efecto del Te sobre el CdTe. En la tabla 5 se muestran los resultados de la composición química hecha a las muestras de CdTe y CdTe:Te; se observa claramente que las muestras impurificadas muestran una cantidad mayor de Te que la que hay originalmente en la muestra de CdTe.

(a) (b) Figura 8. Películas delgadas de Te/CdTe /SnO2/vidrio depositadas por (a) CSVT y (b) CSVT-modificado.

Muestra Sistema Substrato TF [°C]

TS [°C]

tc [min]

P [mtorr]

d [micra

s]

CdTe CSVT SnO2/vidrio

650 550 3.5 100 (50% Ar + 50%

O2)

5

Te CSVT CdTe/SnO2/vidiro

430 -

650

330 -

550

0.4 - 3 100 (100%

Ar)

21 - 29

TABLA 5. Resultados del análisis de la composición química de las muestras.

Muestra

Sistema Cd [% Atom ]

Te [% Atom]

Cd [Elemento % peso]

Te [Elemento % peso]

polvo CdTe Mca. ALDRICH CHEM.

-

50.07 49.92 46.91 53.09

Película delgada de CdTe

CSVT-HW 50.85 49.15 47.68 52.31

CdTe:Te CSVT-modificado

49.56 50.43 46.4 - 43 53.6 - 57

La fig. 9 muestran las mediciones de fotoluminiscencia a 300 K para las películas delgadas de CdTe y CdTe:Te; donde se observa que para el CdTe se encuentra una banda de emisión localizada en 1.52 eV, la cual puede ser a tribuida a una transición libre-ligado [4]. El aumento en el tiempo de evaporación de Te en el CdTe se ve reflejado en el corrimiento de la banda localizada en 1.52 eV hasta 1.51 eV. Lo cual es señal de que el CdTe se ve afectado por el Te.

Figura 9. Espectros de fotoluminiscencia a 300K para CdTe y CdTe:Te en función del tiempo de evaporación de te sobre el cdTe. En la fig. 10(a) se muestra la morfología superficial del CdTe, como se puede observar esta consta de granos con facetas libre de agregados; por otro lado la fig. 10(b) representa la morfología superficial de CdTe:Te donde se pueden apreciar agregados sobre las facetas de los granos, dichos agregados podrían ser Te, pues de los resultados de composición química no aparecen otros compuestos en el CdTe:Te.

(a) (b)

Figura 10. Imágenes de MFA de (a) CdTe y (b) CdTe:Te.

Adicionalmente, se les hizo un tratamiento térmico a las muestras de CdCl2, utilizando

un sistema CSVT. Para ello se utiliza una temperatura de la fuente de 350°C y 200°C para el substrato, todo esto en una atmósfera inerte de Ar. Actualmente, se esta diseñando otra modificación para lograr con éxito la impurificación del CdTe con Te y así poder generar la región p+ en el CdTe. Características de las propiedades eléctricas y respuesta cuantica espectral de las celdas solares de CdS/CdTe

Se han realizado algunos dispositivos en el grupo de celdas solares de la ESFM-IPN, utilizando películas delgadas de CdS ( mono y bicapas) y CdTe con las características que se muestran a continuación:

Structure Jsc

(mA/cm2) Voc (V )

FF (%)

η (%)

A 15.00 0.58 46.5 4.05

B 6.66 0.27 29.5 0.6

C 6.94 0.69 54.9 2.63

D 19.81 0.55 60.1 6.55

Donde η es la eficiencia de conversión de energía solar en eléctrica. Actualmente se están haciendo dispositivos donde se integra la capa de Te sobre el CdTe.

Las mediciones eléctricas muestran que hay la formación de una región p+. Sin embargo hay la necesidad de armar nuevos prototipos de celdas, así como el de idear nuevos contactos ohmicos. De acuerdo a los resultados obtenidos se puede decir que las películas delgadas de CdS en la modalidad de bi-capas con espesor en su totalidad de 100 nm son las adecuadas para ser utilizadas en la fabricación de celdas solares de CdS/CdTe. Además resultaron ser mejores las películas de CdS depositadas por CBD que las obtenidas por CSVT. Por otro lado las películas de CdTe con espesor de 5 micras y depositadas por CSVT son la apropiadas para ser utilizadas en la celda solar.

CdCl2

CdCl2

CdCl2

Glass

TCO

120 nm CdS

40 nm CdS

CdTe 2-4 µm

Glass TCO

120 nm CdS

40 nm CdS

CdTe 2-4 µm

Glass TCO

120 nm CdS

CdTe 2-4 µm

40 nm CdSCdCl2

CdCl2

CdCl2

CdCl2

Au 350Å

Cu 20Å

Au 350Å

Cu 20 Å

Glass TCO

120 nm CdS 40 nm CdS

CdTe 2-4 µm CdCl2

A B C D

Glass

Cd

Cd

CdTeCdCl2

T

Con respecto a la impurificación del CdTe con Te , la técnica CSVT-modificada fue la mejor para obtener dicha impurificación y de esta manera lograr la región p+ en el CdTe, logrando espesores de Te del orden de 0.7 y 2 micras. Sin embargo es necesario hacerle otra modificación al sistema CSVT para que este pueda operar de manera óptima para poder lograr impurificar el CdTe con Te de manera más eficiente. CONCLUSIONES Se depositaron películas delgadas de CdS por DBQ, con el fin de mejorar las propiedades del material y ser este utilizado en las celdas solares del tipo CdS/CdTe. En general los resultados muestran que las bi-capas de CdS son una opción para reducir la densidad de pin-holes dando lugar a películas delgadas con propiedades adecuadas para ser utilizadas en celdas solares. Pues al obtener películas uniformes de espesores del orden de 100 -120 nm, estas pueden producir una mejora en la eficiencia de conversión fotovoltaica. Por otro lado Películas delgadas de CdTe:Te fueron depositadas por la técnica CSVT- modificado, logrando de esta manera la introducción del Te en el CdTe mediante una técnica de bajo costo; por lo que además de ha logrando hacer mas eficiente el sistema CSVT pues ahora este mismo sistema es útil tanto para la evaporación de las películas delgadas de CdTe, CdS, etc., así como para la impurificación de las mismas, pues el análisis de la composición química, las mediciones de fotoluminiscencia y las imágenes de la morfología superficial sugieren que el Te se esta introduciendo en el CdTe como impureza y no como una película delgada sobre este. Logrando de esta manera obtener películas delgadas de CdTe:Te que pueden ser utilizadas en la fabricación de celdas solares del tipo CdS/CdTe y al mismo tiempo aumentar su eficiencia de conversión fotovoltaica. IMPACTO

- Producción de celda solares del tipo CdS/CdTe con eficiencias de conversión fotovoltaica competitivas con las actualmente reportadas.

- Celdas solares de bajo costo. - Producción de energía alterna. - Debido al desarrollo de este proyecto fue posible llevar acabo la formación

de recursos humanos como son: 2 Alumnos de servicio social, 3 alumnos PIFI y 1 alumno de tesis (nivel superior) actualmente en el desarrollo de su trabajo.

REFERENCIAS [1] B. A. Kulp, Phys Rev. 125, 1962, p. 1865. [2] G. Contreras-Puente, M. Jiménez-Escamilla, A. Arias-Carbajal, J. Aguilar-Hernández, O. Vigil-Galán, M. Tufiño-Velázquez, F. N. Arellano-Guerrero, L. Larios, M. J. Yacamán, J. Sastré-Hernández and J. González-Hernández., Proc. 2006 IEEE 4th World Conf. PV Energy Conversion (WCPEC-4), 457-460 (Hawaii 2006). [3] O. Vigil-Galán, A. Arias-Carbajal, R. Mendoza-Pérez, G. Santana-Rodríguez, J. Sastre-Hernández, J.C. Alonso, E. Moreno-García, G. Contreras-Puente, and A. Morales-Acevedo, Semiconductor Sci. Technol., 20 (2005) 819. [4] J. Brit and C. Ferekides C., Appl. Phys. Lett., 62 (1993) 2851-2. [5] J. Li, Y.F. Zheng, J.B. Xu and K. Dai, Semic. Sci. Technol., 18 (2003)611-614. [6] D.P. Halliday, J.M. Eggleston and K. Durose, J. Cryst. Growth, 186 (1998) 543-549.