Entre las múltiples fuentes de energía renovable, la energía solar es la

mejor alternativa debido a su abundancia en todo el mundo.

La mayor parte del mercado fotovoltaico está dominado por la primera

generación de células solares de silicio (Si). Por otro lado, las celdas de

película delgada son los sistemas más importantes para la industria fo-

tovoltaica. [1]

Entre los muchos materiales utilizados en esta tecnología, los semi-

conductores compuestos binarios II-VI de cadmio, como el CdS han re-

cibido una gran atención debido a sus propiedades ventajosas para

aplicaciones fotovoltaicas.[2] El método de deposición química spray

pirolisis se destaca como un método muy simple y económico, ya que

no necesita vacío para crecer películas delgadas. [3] Esta investigación

aborda la problemática mediante el depósito de películas delgadas de

CdS a diferentes temperaturas por el método de spray pirolisis.

El proyecto estudia los efectos de tres diferentes temperaturas de de-

pósito sobre las propiedades ópticas, morfológicas, química superficial

y estructurales del CdS. Para el depósito de las películas se construyó

un sistema de depósito de bajo costo, mediante la técnica de “spray pi-

rolisis” a partir de un atomizador de perfume o aromatizante comer-

cial, un microcontrolador para el control del mismo y una estructura

movible para poder ajustar parámetros de depósito (Figura 1).Las pelí-

culas fueron depositadas a partir de una solución precursora que es

atomizada en nuestro sistema “hecho en casa” y depositadas sobre un

sustrato de vidrio Corning sobre una placa caliente (con control de

temperatura) a 300, 400 y 500 grados Celsius (Figura 2).

Figura 1. Figura 2.

Depositar películas semiconductoras de Sulfuro de Cadmio

(CdS) a diferentes temperaturas por medio de la técnica

spray-pirolisis al fusionar los materiales en la solución precur-

sora. Así como el estudio de las propiedades ópticas, morfo-

lógicas y estructurales de las películas obtenidas.

Difracción de rayos X para las muestras de 300,400 y 500° C.

Microscopio de fuerza atómica a)300 °C , b) 400°C y c) 500°C .

Imagen de la superficie de una muestra

Con un aumento de x 20,000.

Imagen de la superficie de una muestra de CdS con un aumento de

x20,000 tomada de [4]

Resultados de la espectroscopia de energía dispersiva aplicada a

muestras depositadas a 300,400 y 500° C.

BandGap a 300,400 y 500° C

Los resultados de difracción de rayos x mostraron que se obtuvo el CdS

para las tres temperaturas de depósito, mostrando la de 300°C una

mejor cristalinidad de acuerdo al espectro típico de este material

[4]. En su contraparte los resultados de Microscopía de fuerza atómica

y microscopía electrónica de barrido muestran una diferencia impor-

tante en la morfología superficial de las muestras siendo las deposita-

das a 500°C, las que presentan una geometría de grano mucho más re-

gular que las depositadas a 300 y 400 °C. Los resultados de espectros-

copía UV-Vis (absorbancia) nos permitieron cuantificar el valor de la

energía de banda prohibida (Band Gap, en inglés) estando entre 2.40 y

2.44 eV para todas las muestras depositadas, lo cual muestra que se

obtuvieron valores muy cercanos al reportado en la literatura de 2.45

eV.[5] Por otro lado los resultados de energía dispersiva de rayos x,

mostraron que hay una estequiometría muy cercana al valor reporta-

do 50-50 de porcentaje atómico para las tres temperaturas de depósi-

to. Lo anterior muestra que nuestro sistema de bajo coste y bastante

eficiente para el depósito de materiales por spray pirolisis ya que se

pueden obtener películas con propiedades adecuadas para aplicacio-

nes fotovoltaicas.

Un agradecimiento especial al Dr. Gerardo Alonzo por su apoyo incon-

dicional y fe en el proyecto, sin el, nada de esto pudo haber sido com-

pletado. A la universidad Anáhuac Mayab por permitirme el uso de sus

equipos. De igual manera al Dr. Iván oliva del CINVESTAV sede Mérida,

por concederme el uso de sus equipos. Al Dr. Rubén Domínguez y el Dr.

Andrés Oliva por su apoyo en el proyecto. Al Mtro. Geovanny Giorgana

por su tiempo y apoyo en el seguimiento del proyecto.

[1] Choong-Heui Chung,Brion bob,B.Lei,Sheng-Han Li,W.W Hou,Y.Yang,

The Development of Hydrazine-Processed Cu(In,Ga)(Se,S)2 Solar Ce-

lls:Secondary phases and grain structures,University of California,15 de

marzo de 2013.

[2] Kevin D. Dobson, Iris Visoly-Fisher, Gary Hodes, David Cahen, Stabili-

ty of CdTe/CdS thin in solar cells Department of Materials and Interfa-

ces, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel,200.

[3] S. A. Studenikin, Nickolay Golego, and Michael Cocivera, Fabrication

of green and orange photoluminescent undoped ZnO films using spray

pyrolysis, Guelph-Waterloo Centre for Graduate Work in Chemistry, Uni-

versity of Guelph, Ontario, Canada,1998.

[4] JCPDS 41-1049, International Centre for Diffraction Data,2002.

[5] P.P. Hankare, P.A. Chate ,D.J. Sathe, Department of Chemistry, Shivaji

University, Kolhapur (M.S.), Department of Chemistry, J.S.M. College,

Alibag (M.S.) Department of Chemistry, KIT’s college of Engineering,

Kolhapur (M.S.), India, Marzo 2009.

Películas semiconductoras de CdS depositadas por spray pirolisis mediante un

sistema de bajo costo con atomizador de perfume

Autores: Gerardo Ojeda Barrero, Dr. Gerardo Alonzo Medina

Escuela de Ingeniería. Contacto: ( carlosgerardo94@gmail.com )

Introducción y Justificación

Metodología

Objetivo

Resultados

Difracción de Rayos X (XRD)

Microscopía de fuerza atómica (AFM)

Microscopía electrónica de barrido (SEM)

Espectroscopía de energía dispersiva (EDS)

Espectroscopia UV visible

Conclusiones

Agradecimientos

Referencias