[en] MXenes, a class of two-dimensional carbides, nitrides, and carbonitrides, have metallic conductivity, high carrier mobility, a tunable work function, and transparency, making them an appealing technology for use as electrodes, hole transport layers, or additives in thin film photovoltaic devices. In this work, mathematical modelling, algorithm development, and optimization is conducted for the spray deposition of a homogeneous layer of Ti3C2Tx MXenes. The implementation of a systematic layer offset decreased film thickness error by 83%. Antimony(III) selenide (Sb2Se3) is an inorganic, relatively abundant, and low-toxicity antimony chalcogenide with excellent electrochemical characteristics, making it a suitable candidate for absorbers in thin film solar cells. Sb2Se3 has a maximum experimental efficiency significantly below its theoretical maximum, largely attributed to losses in carrier extraction and crystalline orientation. The use of a MXene as an electrode/hole transport layer may mitigate these losses. The spray deposition process developed in this work was used to deposit MXenes with varying film thickness atop Mo/ITO/FTO electrodes; completed electrode stacks were subsequently fabricated into Sb2Se3/CdS solar cells. Raman spectroscopy and XRD found fully developed MXene films with good structure and slight improvements in sheet resistance, and the Sb2Se3 absorbers showed signs of trigonal and amorphous Se presence. J-V analysis conducted on completed devices yielded only moderate efficiency and fill factor (FF) values when compared to a reference Mo electrode, though peak measured values indicate the potential of MXene with additional future optimization.

[es] Los MXenes, una clase de carburos, nitruros y carbonitruros bidimensionales, tienen conductividad metálica, alta movilidad del portador, una función de trabajo ajustable y transparencia; esto hace de ellos una tecnología atractiva para usar como electrodos, capas de transporte de orificios o aditivos en dispositivos fotovoltaicos de película delgada. Este trabajo contiene el modelado matemático, el desarrollo de algoritmos y la optimización del proceso de deposición por spray de una capa homogénea de Ti3C2Tx MXenes. La implementación de un sistema de deposición de capas gradualmente desviadas redujo el error de espesor de la película en un 83%. El seleniuro de antimonio (III) (Sb2Se3) es un calcogenuro de antimonio inorgánico cuya relativa abundancia, baja toxicidad y excelentes características electroquímicas hacen de él un candidato adecuado como absorbente en células solares de película fina. El Sb2Se3 tiene una eficiencia experimental máxima significativamente inferior a su máximo teórico, atribuido en gran medida a las pérdidas en la extracción del portador y en la orientación cristalina. El uso de un MXene como capa de transporte de electrodos/agujeros puede mitigar estas pérdidas. El proceso de deposición por spray desarrollado en este trabajo se utilizó para depositar MXenes con un espesor de película variable sobre electrodos de Mo/ITO/FTO; las pilas de electrodos completadas se utilizaron posteriormente en la fabricación de células solares Sb2Se3/CdS. La espectroscopia Raman y XRD mostraron películas de MXene completamente desarrolladas, con buena estructura y ligeras mejoras en la resistencia de la lámina; los absorbentes de Sb2Se3 mostraron signos de presencia de Se trigonal y amorfo. El análisis J-V realizado sobre las células solares mostró una eficiencia y valores factor de forma (FF) moderados en comparación con un electrodo de Mo de referencia, aunque los valores máximos medidos indican el potencial de MXene tras una optimización futura adicional.