Síntesis y caracterización de CuIn (1-x) Ga(x) Se2 y sus propiedades fotovoltaicas

Abstract

In this work we have studied materials suitable to be used as an absorbing layer in thin-film solar cells. Photovoltaic materials based in CuIn (1-x) Ga(x) Se2 (CIGS) are now conventionally used the solar panel industry. They have a low toxicity and are more abundant in nature compared to the most common materials in the photovoltaic industry. In this work we have made contributions related to the synthesis of the compound used in thin films of CuIn (1-x) Ga(x)Se2 by the spin-coating technique, varying the concentration x of Ga. At the same time, we carried out structural, optical and morphological characterizations of the material using techniques like: X-ray diffraction (XRD), Fourier transform spectroscopy (FTIR), UV-Visible Spectro-photometry (UV-Vis), and Scanning Electron Microscopy (SEM). Finally, we determined the efficiency of the absorbing-layer CuIn(0.5)Ga(0.5)Se2 solar cell through the use of the J-V curve, arriving at the value of 0.6%. This is smaller than the efficiencies measured in previous works. We attribute this result to the presence of trap states on the absorbing layer, which impede the transfer of electrons to the external circuit.

En este trabajo, se ha hecho investigación en materiales que poseen propiedades adecuadas para ser usados como capa absorbente de celdas solares fabricadas en forma de películas delgadas. Los materiales fotovoltaicos basados en CuIn (1-x) Ga(x) Se2 (CIGS) son utilizados de forma convencional en la industria de módulos solares. Estos poseen baja toxicidad y son más abundantes en la naturaleza comparados con los que se usan actualmente en la industria fotovoltaica. En este trabajo se han hecho aportes en la síntesis del compuesto para películas delgadas de CuIn (1-x)Ga(x)Se2 depositadas por la técnica ‘’spin coating’’, variando la concentración (x) en el compuesto. A su vez, se realizó la caracterización estructural, óptica y morfológica de estos materiales usando técnicas tales como: Difracción de Rayos- X (DRX), Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (IRTF), Espectrofotometría Ultravioleta-visible (UV-Vis) y Microscopia Electrónica de Barrido (MEB). Finalmente se encontró la eficiencia de la celda solar de capa absorbente de CuIn(0.5)Ga(0.5)Se2 con ayuda de la curva J-V, obteniéndose un valor de 0.6% lo que resultó ser menor en comparación a trabajos realizados anteriormente. Hemos atribuido este resultado a posibles niveles trampas creadas en la película absorbente, dificultando así la transición de electrones al circuito externo.