Síntesis química de capas buffer para nuevas tecnologías de calcogenuros con aplicaciones fotovoltaicas

En este trabajo de Tesis se presentan los resultados mas relevantes obtenidos en el desarrollo de capas buffer de CdS y de capas buffer libres de cadmio (sulfuro de indio y sulfuro de zinc) preparadas mediante la tecnica de bano quimico, mas conocida por sus siglas en ingles CBD (Chemical Bath Deposition). La finalidad de estas capas buffer es el procesamiento de celdas solares de bajo coste basadas en calcogenuros de cobre, fundamentalmente CZTSSe. La produccion de celdas solares de bajo coste y alta eficiencia mediante una tecnologia respetuosa con el medioambiente, es uno de los mayores retos cientificos en el campo de las energias renovables. La obtencion de dispositivos que cumplan estas condiciones ha incentivado el desarrollo de nuevos materiales. Las celdas solares de CIGS ostentan el record absoluto de eficiencia con valores cercanos al 22%. Sin embargo, este compuesto presenta diversas limitaciones que detienen su desarrollo a gran escala, en particular la escasez de dos de sus elementos constituyentes: el In y el Ga. Estas circunstancias han motivado a la comunidad cientifica internacional a buscar propuestas de nuevos compuestos. En esta busqueda se ha destacado especialmente una familia de compuestos llamados genericamente Kesterita, al ser el nombre de su estructura cristalina. El material por excelencia utilizado como capa buffer en la kesterita y en general en todas las tecnologias de celdas solares de segunda generacion es el CdS depositado por bano quimico (CBD). Pero el elemento Cd, se considera como un compuesto no adecuado para la produccion masiva de modulos fotovoltaicos. Es por ello que usar capas buffer libres de Cd es un aspecto que esta siendo investigado alrededor del mundo. Sin embargo, no se ha encontrado un substituto que permita obtener las altas eficiencias que se han logrado con el CdS. El uso de las capas buffer libres de Cd por lo general va acompanado de pasos de activacion, tales como un recocido termico con la combinacion del llamado "light soaking", lo cual al final, incrementa el coste de produccion. El objetivo fundamental de esta Tesis se centra en el estudio sistematico de peliculas delgadas como capas buffer (CdS y materiales libres de Cd) para tecnologias fotovoltaicas basadas en kesteritas. Se hace especial hincapie en la optimizacion de los parametros de crecimiento que influyen en las propiedades de las celdas solares. Las celdas solares fueron procesadas mediante la realizacion de diversos estudios de las propiedades opticas, estructurales, morfologicas y de composicion quimica de las peliculas depositadas, cuyos resultados se encuentran publicados en diferentes revistas cientificas arbitradas. Los aspectos mas destacados e innovadores en este trabajo son: estudiar el dopado con Cu del CdS para reducir su espesor, estudiar la influencia del uso de diversas sales precursoras de Cd, el estudio de tratamientos termicos al CdS para sus propiedades fisicas y con ello mejorar las caracteristicas de los dispositivos procesados y finalmente el estudio de multicapas (incluidas las capas buffer libres de Cd) para entender el comportamiento de estas capas con el material absorbedor.