Evaluación de un prototipo de celda solar basada en CuInS2 obtenida por métodos en solución

Abstract

En este trabajo se prepararon celdas solares de capa delgada en estado sólido utilizando exclusivamente técnicas de bajo costo en solución, como el rocío pirolítico y spin coating. Ambos métodos presentan características en común: son económicos, no requieren alto vacío, se puede implementar en una amplia variedad de sustratos y son adecuados para la producción industrial. Se utilizaron TiO2 y CuInS2 (CIS) como semiconductores n y p respectivamente, combinados en configuración de superestrato sobre vidrio conductor (FTO). Entre ambas películas se depositó una capa amortiguadora de In2S3.La morfología, espesor, estructura cristalina y composición química de la celda FTO/TiO2/In2S3/CuInS2fue analizada por SEM, perfilometría, DRX y espectroscopia Raman, confirmándose la presencia de ambos semiconductores. Se realizaron curvas corriente-tensión en oscuridad y bajo iluminación solar simulada, donde pudo observarse una fotorrespuesta clara con eficiencias del orden del 1%.

The aim of this work is to prepare np junctions suitable for solar energy conversion using exclusively low-cost techniques, such as electrodeposition and spray pyrolysis. Both have common features: are cost-effective, do not require high vacuum, can be implemented on top of a wide variety of substrates and are suitable for industrial production. TiO2 and CuInS2 (CIS) are used as n and p-type semiconductor respectively. These layers are combined in superstrate configuration on conducting glass substrates (FTO). Spray deposition is used to deposit a thin film of TiO2. CIS was deposited by a spin coating technique at room temperature. The morphology, thickness, crystalline structure and chemical composition of FTO/TiO2/In2S3/CIS were analyzed by SEM, XRD and Raman spectroscopy. Current-Voltage curves were performed in the dark and under illumination with a solar simulator in order to analyze the response and efficiency of the photovoltaic cell. Preliminary solar cell prototypes show a clear photo-response, although the open circuit potential is still low. The best conversion efficiency obtained is 1%. These results are taken as a starting point, from which conversion efficiency might be increased by fine-tuning some of the multiple variables involved.