Proyectos
Estudio de capas delgadas de InAlN para su posible utilización en celdas solares de alta eficiencia
Resumen
La aleación ternaria semiconductora de nitruro de Indio y Aluminio (InxAl1-xN) despierta cada vez mayor interés en la industria, debido a sus potenciales aplicaciones en dispositivos opto electrónicos y fotovoltaicos. Para desarrollar capas delgadas tipo InAlN con el fin de futuras aplicaciones a celdas solares, la técnica de Sputtering es muy prometedora, debido a su bajo costo y alta escalabilidad industrial. Además, las últimas investigaciones han demostrado que ésta técnica tiene la gran ventaja sobre las técnicas epitaxiales, en que se pueden manejar altas concentraciones de In sin mostrar segregación. En la presente investigación se usó la técnica de Magnetrón Sputtering RF (Radio Frequency) y DC (Direct Current) para sintetizar películas InAlN. En ésta tesis de doctorado se estudiaron las propiedades químicas, físicas, estructurales, morfológicas, ópticas y eléctricas de la aleación semiconductora InAlN, con posibles aplicaciones en celdas solares. El principal aporte radica en el hecho de usar diversas estrategias para obtener la aleación semiconductora a un costo menor a los métodos actuales usados en materiales fotovoltaicos comerciales. Para esto se logró obtener el material tanto por magnetrón Sputering RF como por Sputtering DC; mediante el uso de un único blanco de InAl, y a temperatura ambiente. Asi mismo, se logró sintetizar películas amorfas, policristalinas, y altamente cristalinas; lo cual permite alto grado de versatilidad en la metodología propuesta. Para realizar el estudio sistemático de las propiedades del material, se variaron principalmente tres parámetros en las capas de InAlN: La fracción molar x de InN en la aleación InxAl1-xN, el espesor, y por último el tipo de sustrato sobre el cual se depositan las capas. Como aspectos interesantes se destacan varios asuntos: El primero es la obtención de band-gaps (Eg) adecuados para emplear el material InAlN en la capa absorbente y la capa ventana de celdas solares. En segundo lugar, valores de coeficientes ópticos de absorción por encima de los asociados a materiales fotovoltaicos convencionales, lo cual permitiría usar espesores de la capa activa menores a los actuales. En tercer lugar, se reporta por primera vez la posibilidad de variar el Eg variando el espesor de la película, lo cual permitiría en un futuro usarse como factor beneficioso en celdas solares multiunión. Por último, se construyó un dispositivo básico de celda solar heterounión tipo InAlN-n/Si-p. La posterior caracterización de la celda permitió evidenciar comportamiento fotovoltaico, y así confirmar que la aleación InxAl1-xN tiene potencial para su uso en celdas solares.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA DIVULGACIÓN Y DIFUSIÓN DEL CONOCIMIENTO MEDIANTE LA PUBLICACIÓN DE LIBROS - 2020
Modalidad:Modalidad 2: Obras resultado de tesis de doctorado
Responsable