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Análisis de elementos finitos de un sistema de evaporación para sintetizar películas delgadas de kesterita

Finite Element Analysis of An Evaporation System to Synthesize Kesterite thin Films

dc.contributor.authorRondón Almeyda, Carlos Eduardo
dc.contributor.authorBotero Londoño, Monica Andrea
dc.contributor.authorOspina Ospina, Rogelio
dc.date.accessioned2021-10-05T20:20:08Z
dc.date.available2021-10-05T20:20:08Z
dc.date.created2021-03-15
dc.identifier.issn1692-3324
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11407/6558
dc.descriptionActualmente, existe un interés dentro de la comunidad científica por las células solares de película delgada con una capa absorbente de kesterita (Cu2ZnSnS4), debido a que tienen una eficiencia teórica de más del 32 %. La síntesis de kesteritas por evaporación ha permitido un nivel de eficiencia en el laboratorio del 11,6 %. Si bien estos son buenos resultados, el diseño de la cámara de evaporación y la distribución de electrodos son esenciales para controlar los parámetros de síntesis y evaporar cada precursor en la etapa correspondiente. Este proyecto busca diseñar una cámara de evaporación que pueda alcanzar un vacío de 10-5 mbar, aumentar la deposición de superficies e impedir la evaporación de cada precursor en una etapa distinta a la correspondiente. Este último objetivo fue estudiado usando el programa Comsol multiphysics R (producto licenciado), con la adecuada disposición de precursores metálicos (zinc, cobre y estaño) determinada por el análisis de distribución de calor. Se concluye que cuanto más baja sea la temperatura de evaporación del precursor, menor será la altura del electrodo de cobre en el sistema. Esto ocurre debido a que con una altura menor la concentración de calor en el contenedor es menor. Este artículo es derivado de una investigación y fue financiado por la Universidad Distrital de Santander.
dc.descriptionCurrently, there is an interest within the scientific community in thin-film solar cells with a Kesterite (Cu2ZnSnS4) type absorber layer, since they report a theoretical efficiency greater than 32 %. The synthesis of Kesterites by evaporation has allowed for efficiencies at the laboratory level of 11.6 %. Although these are good results, the design of the evaporation chamber and the distribution of the electrodes is essential to control synthesis parameters and evaporate each precursor in the corresponding stage. This project seeks to design an evaporation chamber that can achieve a vacuum of 10-5 mbar, increase the deposition surface and avoid each precursor evaporation in a non-corresponding stage. This last objective was studied using Comsol multiphysics R. (licensed product) software, with the adequate disposition of metallic precursors (zinc, copper, and tin) determined by analyzing heat distribution. It was concluded that the lower the evaporation temperature of the precursor, the smaller the height of the copper electrode in the system. This is because, with a lower height the concentration of heat in the container is lower.
dc.formatPDF
dc.format.extentp. 51-66
dc.format.mediumElectrónico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad de Medellín
dc.relation.ispartofseriesRevista Ingenierías Universidad de Medellín; Vol. 20 Núm. 38 (2021)
dc.relation.haspartRevista Ingenierías Universidad de Medellín; Vol. 20 Núm. 38 enero-junio 2021
dc.relation.urihttps://revistas.udem.edu.co/index.php/ingenierias/article/view/3074
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.sourceRevista Ingenierías Universidad de Medellín; Vol. 20 Núm. 38 (2021): enero-junio; 51-66
dc.subjectCapa absorbente
dc.subjectComsol
dc.subjectCZTS
dc.subjectEvaporación
dc.subjectElementos finitos
dc.subjectDistribución de calor
dc.subjectKesterita
dc.subjectCélulas solares de película fina
dc.subjectAbsorber-layer
dc.subjectComsol
dc.subjectCZTS
dc.subjectEvaporation
dc.subjectFinite-elements
dc.subjectHeat-distribution
dc.subjectKesterite
dc.subjectThin film solar cells
dc.titleAnálisis de elementos finitos de un sistema de evaporación para sintetizar películas delgadas de kesterita
dc.titleFinite Element Analysis of An Evaporation System to Synthesize Kesterite thin Films
dc.typeArticle
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.22395/rium.v20n38a3
dc.relation.citationvolume20
dc.relation.citationissue38
dc.relation.citationstartpage51
dc.relation.citationendpage66
dc.audienceComunidad Universidad de Medellín
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías
dc.coverageLat: 06 15 00 N degrees minutes Lat: 6.2500 decimal degreesLong: 075 36 00 W degrees minutes Long: -75.6000 decimal degrees
dc.publisher.placeMedellín
dc.relation.references"R. H. Bube, Photovoltaic materials: properties of semiconductor materials. Imperial Collage press, 1998.
dc.relation.referencesJ. C. Gonzáles, A. Abelenda, and M.Sanchez.Caracterización de capas delgadas de Cu2ZnSnS4 para aplicaciones fotovoltaicas. Habana: Universidad de la Habana, 2016.
dc.relation.referencesS. Xiangbo, J. Xu, L. Ming, L. Weidong, L. Xi, and Z. Hua. ""A review on development prospect of CZTS based thin film solar cells"". HindawiLimited; International Journal of Photoenergy, vol 2014, p 1-11, 2014. http://dx.doi.org/10.1155/2014/613173
dc.relation.referencesS. Thiruvenkadam, et al.,""Effect of Zn/Sn molar ratio on the microstructural and optical properties of Cu2Zn1-xSnxS4 thin films prepared by spray pyrolysis technique"". Physica B: Condensed Matter, vol 533, pp 22-27. https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.12.065
dc.relation.referencesJ. B.Carda, T.Stoyanova, and R.Martí. ""Obtención de estructuras calcopirita (CIGS) y kesterita (CZTS) como absorventes para dispositivos fotovoltaicos de capa fina mediante métodos de síntesis de bajo coste"". Ph. D. dissertation. Castellon de la Plana. Universitat Jaume I de Castellon, Castellon, 2016, p 228.
dc.relation.referencesY. P. Lin, Y. F. Chi, T. E. Hsieh, Y. C. Chen, and K.P. Huang. ""Preparation of Cu2ZnSnS4(CZTS) sputtering target and its application to the fabrication of CZTS thin-film solar cells."" Journal of Alloys and Compounds, vol. 654, pp. 498-508. 2016. 10.1016/j.jallcom.2015.09.111
dc.relation.referencesU. Chalapathi, S. Uthanna, and V. Sundara Raja.""Growth of Cu2ZnSnS4 thin films by co-evaporation-annealing route: effect of annealing temperature and duration"". Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 27, pp. 1048-1057, 2018. https://doi.org/10.1007/s10854-017-8005-0
dc.relation.referencesT. Tunaka, et al. ""Influence of composition ratio on properties of Cu2ZnSnS4 thin film fabricated by co-evaporation"". Thin Solid Films, vol. 518, pp. S29-S33, 2010. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2010.03.026.
dc.relation.referencesE. Garcia Llamas, et al. ""Cu2ZnSnS4 thin film solar cells grown by fast thermal evaporation and thermal treatment."" Solar Energy, vol. 141, pp. 236-241. 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2016.11.035
dc.relation.referencesM. Neuschitzer, E. Saucedo, and A. Pérez. Development of Cu2ZnSnS4 b ased t hin fi lm solar cells by PVD and chemical based processes. Ph. D. dissertation. España. Barcelona. Universidad de Barcelona, 2016, p 138.
dc.relation.referencesS. Y. Lee, et al. .""Cu2ZnSnS4 thin-film solar cells by thermal co-evaporation with 11.6 % efficiency and improved minority carrier diffusion length"". Advance Energy Materials, vol. 5. 2015. https://doi.org/10.1002/aenm.201401372
dc.relation.referencesX. Fontané Sanchez, A. Pérez Rodriguez, and V.Izquerdo Roca.Caracterización por espectroscopia Raman de semiconductores Cu2ZnSnS4 para nuevas tecnologías fotovoltaicas, Barcelona: Universidad de Barcelona, 2011, pp. 138.
dc.relation.referencesShiyou C. ""Cu2ZnSnS4 Cu2Zn(SnSe)4, and related materials."" Semiconductor Materials for Solar Photovoltaic Cells, vol 218, pp. 75-103, 2016.
dc.relation.referencesL. Escobar Alarcón, E. Rincón Mejía and S. Chirino Ortega. Diseño de una cámara para el depósito de películas delgadas por ablación laser. Ph. D. dissertation. México, Universidad Autónoma del Estado de México, 2001, pp. 4.
dc.relation.referencesC. Villamizar and J. Duarte. ""Construcción de sistemas de presión en el intervalo de medio y alto vacío."" MET y FLU. pp. 35-47. 2019.
dc.relation.referencesI. Gutiérrez Ortuño, Tratamiento y modificaciones de superficiales del acero. Provincia de Cádiz: Universidad de Cádiz, 2009, pp. 41.
dc.relation.referencesM. Hurtado, G. Gordillo and E. Romero Malagón. Síntesis y caracterización de películas delgada del semiconductor Cu2ZnSnS4 y su uso como capa absorbente en celdas solares. Bogotá D.C: Universidad Nacional de Colombia. 2014. pp. 42."
dc.rights.creativecommonsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
dc.identifier.eissn2248-4094
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.localArtículo científico
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/article
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad de Medellín
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.udem.edu.co/
dc.identifier.instnameinstname:Universidad de Medellín


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