Influência de parâmetros de crescimento nas propriedades de Cu2ZnSnS4

• Autor(a) principal: Teixeira, Jennifer Cláudia Passos
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/10131
• topic: Engenharia física; Células solares; Filmes finos de multicamadas - Propriedades ópticas; Sulfureto de Cobre - Filmes finos; Semicondutores

Neste trabalho estudam-se filmes finos de Cu2ZnSnS4 (CZTS) no sentido de avaliar a influência dos parâmetros de crescimento na morfologia e nas propriedades estruturais e óticas destes filmes de forma a otimizar a sua utilização como camada absorvente em células solares. O número de períodos de precursores metálicos foi variado (1, 2, 4) e a sulfurização foi realizada em caixa de grafite ou em fluxo de enxofre. Os estudos realizados consistiram em análises morfológica, estrutural e ótica com base nas técnicas de SEM, EDS, XRD, espetroscopia de Raman e fotoluminescência. Verificou-se que as amostras sulfurizadas em fluxo de enxofre apresentavam um tamanho de grão médio superior ao observado para as amostras sulfurizadas em caixa de grafite. Adicionalmente, para este último conjunto de amostras, a intensidade da luminescência medida é claramente inferior à obtida para as amostras sulfurizadas em fluxo de enxofre. Por outro lado, o incremento do número de períodos de precursores revelou-se vantajoso tanto do ponto de vista do tamanho de grão como do incremento da razão sinal/ruído da luminescência. A análise estrutural permitiu verificar que a fase de CZTS é dominante em todas as amostras estudadas. Para a amostra com quatro períodos e sulfurizada em fluxo de enxofre, as dependências na potência de excitação e na temperatura permitiram estabelecer um modelo de transições radiativas entre um eletrão na banda de condução e um buraco ligado a um nível aceitador sob a influência de flutuações de potencial na banda de valência. A profundidade das flutuações de potencial na banda de valência foi avaliada, obtendo-se o valor de 104,7 0,4 meV. Foi estimada uma energia de ionização do nível aceitador de 78 3 meV e um valor para a energia de hiato do CZTS a 17 K na gama 1,467-1,507 eV. Os mecanismos de desexcitação não radiativa foram investigados tendo-se estabelecido dois canais envolvendo, um nível discreto ou uma banda. Os resultados deste trabalho revelaram-se importantes no processo de otimização das técnicas de crescimento em filmes finos de CZTS.