Resumen

Se fabricaron películas del compuesto cuaternario Cu₂ZnSnSe₄ por el método de co-evaporación de los precursores cobre, estaño y seleniuro de zinc en presencia de una atmósfera de selenio. Las muestras fueron depositadas sobre sustratos de vidrio tipo soda lime. A partir de las medidas de difracción de rayos X se estableció, que la fase que caracteriza el compuesto es sensible a cambios en los parámetros de síntesis afectando la estructura del material. Se detallaron propiedades estructurales como distancia interplanar, planos cristalinos, tamaños del cristalito y posiciones atómicas de los elementos del compuesto; a través de la comparación de las estructuras estannita y kesterita asociadas al crecimiento del Cu₂ZnSnSe_4. El análisis comparativo entre las estructuras, permitió determinar la tipo estannita como la que cristaliza el material. Usando el método Rietveld y programas de cómputo se logró simular la estructura estannita obtenida; evidenciando diferencias sutiles con la estructura kesterita.

INTRODUCCIÓN

La aplicación de películas delgadas en dispositivos fotovoltaicos ha sido de gran interés por las propiedades físicas que presentan, en especial, como capa absorbente para celdas solares. En particular, el estudio de materiales con baja toxicidad y con relativa sencillez en la obtención de sus precursores, ha sido el centro de atención durante los últimos años (Mesa et al. 2009, Kannan et al. 2010, Saji et al. 2011, Seikea et al. 2011, Colombara et al. 2012, Park et al. 2012, Law et al. 2013). Este es el caso de los compuestos Cu₂ZnSnS₄ (CZTS) y Cu₂ZnSnSe₄ (CZTSe), los cuales presentan altos coeficientes de absorción y eficiencias de conversión aceptables que posibilitan su aplicación en el aprovechamiento de la energía solar (Zhou et al. 2010, Parracho 2011, Li et al. 2012, Zhang et al. 2013).

La importancia de la relación entre los diferentes elementos del compuesto Cu₂ZnSnSe₄ durante los procesos de síntesis redunda en mejor calidad para su aplicación como capa absorbente en celdas solares. El cobre (Cu), como elemento metálico juega papel importante y preponderante tanto en el estudio de las propiedades eléctricas del material (compuesto ligeramente pobre en Cu) como en un posible aumento de defectos atribuidos al posicionamiento del Cu en la red de la estructura (compuesto con alta concentración de cobre en relación con los otros elementos constituyentes).

Por lo anterior, la identificación del tipo de estructura cristalina del CZTSe es de gran importancia en la determinación de propiedades tanto electroquímicas como estructurales del mismo. El compuesto CZTSe se puede cristalizar en estructuras tipo estannita o kesterita, que provienen de la familia tetragonal y es básicamente una estructura de doble blenda de Zinc. La mayor parte de sus reflexiones están en la misma posición que las fases binarias, ternarias y del compuesto cuaternario CTZSe, dificultando su identificación por difracción de rayos X (Parracho 2011).

• Materias:Rayos X Nanotecnología
• Subjects:X-ray Nanotechnology
• Palabras claves:Propiedades estructurales, Kesterita, Estannita, Compuestos cuaternarios
• Keywords:Structural properties, Kesterite, Stannite, Quaternary compounds