es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación de la Universidad Policial de Shandong (Shandong Police College) en China ha desarrollado un nuevo método de tratamiento químico suave para mejorar la eficiencia de las células solares de CZTSe (cobre-zinc-estaño-selenio).
El equipo de investigación señala que el mecanismo del tratamiento con metales alcalinos en las células solares de CZTSe aún requiere una investigación más profunda. El tratamiento con sodio o potasio puede mejorar significativamente el rendimiento de las células solares de película delgada, influyendo de manera importante en los dispositivos al pasivar la superficie de la capa absorbente, reducir los defectos en los límites de grano, optimizar la calidad cristalina y aumentar la concentración de portadores.
Este método utiliza una solución de fluoruro de potasio (KF) para tratar la capa absorbente. El equipo preparó células CZTSe sobre sustratos de vidrio sodocálcico (SLG) recubiertos con una capa de contacto posterior de molibdeno (Mo). Mediante pulverización catódica por magnetrón, depositaron capas precursoras de cobre (Cu), zinc (Zn) y estaño (Sn), ajustando la composición para que fuera pobre en cobre y rica en zinc. Posteriormente, los precursores se sumergieron en una solución de KF con concentraciones de 0, 3, 6 o 9 mmol/L durante 20 minutos y se secaron a 80 °C durante 20 minutos.
Luego, las muestras se sometieron a un proceso de selenización en atmósfera de selenio a 550 °C para formar la capa absorbente de CZTSe. La fabricación de la célula se completó depositando una capa tampón de sulfuro de cadmio (CdS) de 50 nm de espesor, así como capas de óxido de zinc intrínseco (i-ZnO), óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) y electrodos de contacto frontal de níquel/aluminio (Ni/Al). La estructura final del dispositivo fue SLG/Mo/CZTSe/CdS/i-ZnO/AZO/Ni:Al.
Una vez fabricados, el equipo caracterizó los dispositivos mediante microscopía electrónica de barrido, mediciones de densidad de corriente-voltaje (J-V), mediciones de eficiencia cuántica externa (EQE) y mediciones de capacitancia-voltaje (C-V). Los resultados mostraron que el rendimiento del CZTSe mejoró al aumentar la concentración de KF hasta un valor óptimo de 6 mmol/L, pero disminuyó al incrementarla aún más hasta 9 mmol/L.
El dispositivo tratado con KF 6 mmol/L alcanzó una eficiencia del 8,04 %, un voltaje de circuito abierto de 0,392 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 34,3 mA/cm² y un factor de llenado del 59,7 %. En comparación, los valores del dispositivo de referencia sin tratamiento con KF fueron del 6,59 %, 0,332 V, 33,7 mA/cm² y 58,8 %, respectivamente.
Para investigar el mecanismo subyacente, el equipo utilizó el software de simulación wxAMPS para estudiar el impacto de los defectos interfaciales y la densidad de portadores en el rendimiento del dispositivo. Al variar los parámetros, descubrieron que reducir los defectos interfaciales puede mejorar significativamente la eficiencia y el voltaje de circuito abierto al suprimir la recombinación de portadores, mientras que aumentar la densidad de portadores reduce el rendimiento.
El equipo de investigación concluyó que el potasio promueve el crecimiento de los granos de CZTSe durante la selenización a alta temperatura y reduce la formación de huecos en el crecimiento de la película. El tratamiento suave con KF también proporciona una fuente adicional de potasio, que suprime eficazmente la descomposición superficial, en particular reduciendo la pérdida de estaño al disminuir la desorción de SnSe(g), mejorando así la interfaz CdS/CZTSe.
Este trabajo fue publicado en la revista Materials Today Communications bajo el título «Potassium processing interface engineering for carrier regulation of efficient CZTSe solar cells» (Ingeniería de interfaz mediante procesamiento con potasio para la regulación de portadores en células solares eficientes de CZTSe).
Este artículo es compilado por Wedoany, las citas de la IA deben indicar la fuente «Wedoany»; si hay alguna infracción u otro problema, por favor notifícanos a tiempo, este sitio lo modificará o eliminará. Correo electrónico: news@wedoany.com
