Investigación

 

Producción de películas delgadas de CdS_x Te_1-x con estructura cúbica para 0 ≤ x ≤ 1

 

M. Zapata-Torres^a, F. Chale-Lara^a, R. Castro-Rodríguez^b, O. Calzadilla Amaya^c, M. Meléndez-Lira^d y J.L. Peña^b

 

^aCICATA -IPN. Altamira, Km. 14.5 carretera Tampico-puerto Altamira, Altamira, 89600 Tamaulipas

^bDepartamento de Física Aplicada, CINVESTAV-IPN, Unidad Mérida, Apartado Postal 73 Cordemex, Mérida Yuc., 97310, México

^cIMRE-Facultad de Física, Universidad de la Habana, San Lázaro y I. Vedado 10400, Ciudad de la Habana, Cuba

^dDepartamento de Física, CINVESTAV-IPN, Apartado Postal 14-740, 07000, D.F., México

 

Recibido el 10 de octubre de 2003;
aceptado el 19 de mayo de 2004

 

Resumen

El sistema CdS/CdTe posee un gran potencial en la producción de sistemas fotovoltaicos de alta eficiencia, dado que aún se está muy lejos de alcanzar la eficiencia de 30 %, predicha teóricamente. Una de las limitaciones para aumentar la eficiencia de esta heteroestructura es la diferencia en estructura cristalográfica del CdTe y CdS, cubica y hexagonal, respectivamente. Adicionalmente, la presencia de una región con composición gradual en la interfaz CdS/CdTe limita la uniformidad del campo eléctrico interfacial necesario para tener una separación de carga eficiente. Para tener un mejor conocimiento de la aleación CdSTe y eventualmente aportar resultados para incrementar la eficiencia actual hemos crecido películas delgadas de CdS_xTe_1-x sobre substratos de vidrio utilizando la técnica de transporte de vapor en espacio reducido combinada con evaporación libre (CSVT-FE, por sus siglas en inglés) usando la coevaporación de CdTe y CdS. La incorporación del S fue controlada por medio de la temperatura de la fuente de CdS. Las muestras fueron caracterizadas utilizando difracción de rayos X, espectroscopias de análisis de la dispersión de energía de los rayos X y de transmisión (óptica. Se encontró que las muestras tienen una estructura cúbica, para 0 ≤ x ≤ 1, con el parámetro de red siguiendo la aproximación de cristal virtual. El ancho de banda prohibida tiene un comportamiento cuadrático con el contenido de azufre, similar al reportado en la literatura. El comportamiento del ancho de la banda prohibida no fue afectado por la estructura cubica de las películas CdS_xTe_1-x.

Descriptores: Películas de CdSTe; celdas solares II-VI.

 

Abstract

The CdS/CdTe heterostructure has great potential for the production of photovoltaic systems with more efficiency. One of the limitations to increase the efficiency is the difference in the crystal structure of CdTe and CdS that are cubic and hexagonal. Additionally, the presence of a region with gradual composition in the interfaz CdS/CdTe limits the uniformity of the interfacial electric field necessary to have a efficient separation of charge. To have a better knowledge of CdSTe alloy and eventually apport results that increase the actual efficiency we have grown thin films of CdS_xTe_1-x on glass substrate using the close spaced vapor transport combined with free evaporation technique (CSVT-FE) using the coevaporation of CdTe and CdS. The incorporation of the S was controlled by means of the CdS source temperature. The samples were characterized using X- ray diffraction, energy dispersive X ray spectroscopy and optical transmission. It was found that the samples have a cubic structure, for 0 ≤ x ≤ 1, with their lattice parameter following the approach of virtual crystal. The forbidden band gap has a similar behavior to the one reported in the literature without showing changes due to the cubic structure for the whole range of compositions.

Keywords: CdSTe films; solar cell II-VI.

 

PACS: 73.61.A; 78.66.B; 61.66.D

 

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Agradecimientos

Agradecemos a Marcela Guerrero, Javier Zapata, Mario Herrera, Oswaldo Gómez y Roberto Sánchez por su asistencia técnica. Este proyecto fue financiado por CGPI-IPN y CONACYT, bajo los proyectos 20020252 y 38444E.

 

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