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506.#.#.a: Público

650.#.4.x: Físico Matemáticas y Ciencias de la Tierra

336.#.#.b: other

336.#.#.3: Registro de colección de proyectos

336.#.#.a: Registro de colección universitaria

351.#.#.b: Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)

351.#.#.a: Colecciones Universitarias Digitales

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270.1.#.p: Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

590.#.#.c: Otro

270.#.#.d: MX

270.1.#.d: México

590.#.#.b: Concentrador

883.#.#.u: https://datosabiertos.unam.mx/

883.#.#.a: Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

590.#.#.a: Administración central

883.#.#.1: http://www.ccud.unam.mx/

883.#.#.q: Dirección General de Repositorios Universitarios

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100.1.#.a: Nair Santhamma Maileppallil Thankamma

524.#.#.a: Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Películas delgadas de sulfuro y selenuro de cobre, zinc, y estaño (Cu2ZnSnS4 y Cu2ZnSnSe4) para aplicaciones en celdas solares por depósito químico", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

720.#.#.a: Nair Santhamma Maileppallil Thankamma

245.1.0.a: Películas delgadas de sulfuro y selenuro de cobre, zinc, y estaño (Cu2ZnSnS4 y Cu2ZnSnSe4) para aplicaciones en celdas solares por depósito químico

502.#.#.c: Universidad Nacional Autónoma de México

561.1.#.a: Centro de Investigación en Energía, UNAM

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264.#.1.c: 2009

307.#.#.a: 2019-05-23 18:40:21.491

653.#.#.a: Películas delgadas semiconductoras de calcogenuros de metales; Materiales

506.1.#.a: La titularidad de los derechos patrimoniales de este recurso digital pertenece a la Universidad Nacional Autónoma de México. Su uso se rige por una licencia Creative Commons BY 4.0 Internacional, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode.es, fecha de asignación de la licencia 2009, para un uso diferente consultar al responsable jurídico del repositorio por medio de contacto@dgru.unam.mx

041.#.7.h: spa

500.#.#.a: El consumo energético primario actual a nivel global es de aprox. 13 TW-año y por el año 2050 este llegaría a 28 TW-año. De este, 7 TW-año será de energía eléctrica. Para que la concentración de CO2 en la atmósfera no rebase los 450 ppm en volumen, la generación de potencia eléctrica dependerá a la utilización masiva de energía solar con potencial de generación de hasta 60 TW-año a 10% de eficiencia de conversión. Los módulos fotovoltaicos actuales de películas delgadas policristalinas de CdS/CuInGaSe2 y CdS/CdTe ofrecen la eficiencia de conversión de 10% aprox., y una ventaja en costo con respecto a las celdas solares de silicio. Sin embargo, los elementos componentes de In y Te disponibles en la corteza terrestre para la producción de estas celdas solares, que han posibilitado la producción comercial e integración en sistemas conectadas a red de electricidad, no son capaces de una producción masiva durante varios años. Si se destina toda la cantidad de estos materiales factible a extraer, se sumarán 100 GW-pico de módulos de CdS/CiInGaSe2 con la generación de 0.02 TW-año de energía eléctrica y 500 GW-pico de módulos de CdS/CdTe con la generación de 0.1 TW-año de energía eléctrica aún a 20% de eficiencia de conversión – el doble de los módulos actuales. La suma 0.12 TW-año formará solo una parte insignificativa de los 7 TW-año de energía eléctrica requerida en un futuro cercano. De esta proyección de abasto-demanda surge la necesidad de dedicar esfuerzos al desarrollo de celdas solares que utilicen materiales abundantes y con tecnologías viables para la producción masiva. En este proyecto de investigación se desarrollarán materiales semiconductores de los elementos Cu-Zn-Sn-S-Se que substituirán a las películas delgadas semiconductoras de CuInGaSe2 y CdTe en celdas solares policristalinas. Se utilizará la técnica de depósito químico en la cual este grupo de investigación en el CIE-UNAM posee amplia experiencia para el desarrollo de los materiales. El Cu2ZnSnS4 (CZTS) es un semiconductor poco tóxico y abundante en la corteza terrestre. La abundancia de zinc (75 ppm), cobre (35 ppm) y estaño (2.2 ppm) en la corteza terrestre, comparadas con la de indio (0.049 ppm) y telurio (0.002 ppm), hacen al CZTS así como al CZTSe, materiales prometedores para la producción de módulos fotovoltaicos de área grande y a bajo costo. Se han reportado eficiencias de conversión de hasta 6.7% en celdas solares de Cu2ZnSnS4 en el año 2008. En la celda con su análogo selenuro, Cu2ZnSnSe4(CZTSe)/ CdS/ZnO, se lograron voltajes de circuito abierto (Voc) de 400 mV , densidad de corriente en corto circuito, Jsc, de 12 mA/cm2 y eficiencia de conversión de 2 % (aprox.) en el año 2006. Las capas de CZTS para estas celdas solares fueron preparadas por evaporación con haz de electrones de ZnS, Cu y Sn o por co-pulverización de SnS, Cu y ZnS, seguidos de una sulfurización de la película precursora en una atmósfera de (N2 + H2S) a temperaturas hasta de 550 oC. En el caso de CZTSe se ha reportado el depósito por láser pulsado de blancos sinterizados de polvos de Cu2Se, ZnSe, Sn y Se y la co-evaporación de Cu, ZnSe, Sn y Se para la obtención de películas delgadas. En el presente proyecto proponemos utilizar métodos de depósito químico de sulfuros y selenuros de metales, seguido por un horneado en condiciones deseables con o sin una fuente de azufre, selenio o metal elemental para producir estas películas delgadas para aplicación en celdas solares. Esta propuesta se basa en trabajos previos del grupo en los cuales se han preparado compuestos tales como Cu2SnS3, CuSbS2, Cu3BiS3, y AgSbSe2 a través del horneado de capas de semiconductores binarios formados por depósito químico. Se han logrado la fabricación de celdas solares con estos materiales con Voc > 600 mV, Jsc de 2 mA/cm2 y una eficiencia de conversión fotovoltaica de 0.6%. En el presente proyecto esperamos que, siguiendo las mismas metodologías, podamos obtener películas delgadas de calcogenuros cuaternarios de CZTS y CZTSe por las reacciones entre las películas delgadas de CuS, ZnS, SnS, ZnSe, Cu2-xSe, etc y sus ternarios. Se caracterizarán las películas formadas por los métodos de difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X, microscopia electrónica, espectroscopia, y mediciones eléctricas. Como parte del trabajo también se investigará la formación de Cd2SnO4 y Zn2SnO4 por el depósito químico de las películas delgadas de binarios precursores y tratamientos post-depósito. Se utilizaran estas capas como conductores transparentes y ventanas en las estructuras de celdas solares con las capas absorbedoras CZTS/Se desarrolladas en el proyecto. A través del análisis de características de estas celdas solares se encontrarán la estructura y metodología de preparación de celdas solares estables bajo la radiación solar.

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No entro en nada

No entro en nada 2

Registro de colección universitaria

Películas delgadas de sulfuro y selenuro de cobre, zinc, y estaño (Cu2ZnSnS4 y Cu2ZnSnSe4) para aplicaciones en celdas solares por depósito químico

Centro de Investigación en Energía, UNAM, Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

Licencia de uso

Procedencia del contenido

Entidad o dependencia
Centro de Investigación en Energía, UNAM
Entidad o dependencia
Dirección General de Asuntos del Personal Académico
Acervo
Colecciones Universitarias Digitales
Repositorio
Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias
Contacto
Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

Cita

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Películas delgadas de sulfuro y selenuro de cobre, zinc, y estaño (Cu2ZnSnS4 y Cu2ZnSnSe4) para aplicaciones en celdas solares por depósito químico", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

Descripción del recurso

Título
Películas delgadas de sulfuro y selenuro de cobre, zinc, y estaño (Cu2ZnSnS4 y Cu2ZnSnSe4) para aplicaciones en celdas solares por depósito químico
Colección
Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)
Responsable
Nair Santhamma Maileppallil Thankamma
Fecha
2009
Descripción
El consumo energético primario actual a nivel global es de aprox. 13 TW-año y por el año 2050 este llegaría a 28 TW-año. De este, 7 TW-año será de energía eléctrica. Para que la concentración de CO2 en la atmósfera no rebase los 450 ppm en volumen, la generación de potencia eléctrica dependerá a la utilización masiva de energía solar con potencial de generación de hasta 60 TW-año a 10% de eficiencia de conversión. Los módulos fotovoltaicos actuales de películas delgadas policristalinas de CdS/CuInGaSe2 y CdS/CdTe ofrecen la eficiencia de conversión de 10% aprox., y una ventaja en costo con respecto a las celdas solares de silicio. Sin embargo, los elementos componentes de In y Te disponibles en la corteza terrestre para la producción de estas celdas solares, que han posibilitado la producción comercial e integración en sistemas conectadas a red de electricidad, no son capaces de una producción masiva durante varios años. Si se destina toda la cantidad de estos materiales factible a extraer, se sumarán 100 GW-pico de módulos de CdS/CiInGaSe2 con la generación de 0.02 TW-año de energía eléctrica y 500 GW-pico de módulos de CdS/CdTe con la generación de 0.1 TW-año de energía eléctrica aún a 20% de eficiencia de conversión – el doble de los módulos actuales. La suma 0.12 TW-año formará solo una parte insignificativa de los 7 TW-año de energía eléctrica requerida en un futuro cercano. De esta proyección de abasto-demanda surge la necesidad de dedicar esfuerzos al desarrollo de celdas solares que utilicen materiales abundantes y con tecnologías viables para la producción masiva. En este proyecto de investigación se desarrollarán materiales semiconductores de los elementos Cu-Zn-Sn-S-Se que substituirán a las películas delgadas semiconductoras de CuInGaSe2 y CdTe en celdas solares policristalinas. Se utilizará la técnica de depósito químico en la cual este grupo de investigación en el CIE-UNAM posee amplia experiencia para el desarrollo de los materiales. El Cu2ZnSnS4 (CZTS) es un semiconductor poco tóxico y abundante en la corteza terrestre. La abundancia de zinc (75 ppm), cobre (35 ppm) y estaño (2.2 ppm) en la corteza terrestre, comparadas con la de indio (0.049 ppm) y telurio (0.002 ppm), hacen al CZTS así como al CZTSe, materiales prometedores para la producción de módulos fotovoltaicos de área grande y a bajo costo. Se han reportado eficiencias de conversión de hasta 6.7% en celdas solares de Cu2ZnSnS4 en el año 2008. En la celda con su análogo selenuro, Cu2ZnSnSe4(CZTSe)/ CdS/ZnO, se lograron voltajes de circuito abierto (Voc) de 400 mV , densidad de corriente en corto circuito, Jsc, de 12 mA/cm2 y eficiencia de conversión de 2 % (aprox.) en el año 2006. Las capas de CZTS para estas celdas solares fueron preparadas por evaporación con haz de electrones de ZnS, Cu y Sn o por co-pulverización de SnS, Cu y ZnS, seguidos de una sulfurización de la película precursora en una atmósfera de (N2 + H2S) a temperaturas hasta de 550 oC. En el caso de CZTSe se ha reportado el depósito por láser pulsado de blancos sinterizados de polvos de Cu2Se, ZnSe, Sn y Se y la co-evaporación de Cu, ZnSe, Sn y Se para la obtención de películas delgadas. En el presente proyecto proponemos utilizar métodos de depósito químico de sulfuros y selenuros de metales, seguido por un horneado en condiciones deseables con o sin una fuente de azufre, selenio o metal elemental para producir estas películas delgadas para aplicación en celdas solares. Esta propuesta se basa en trabajos previos del grupo en los cuales se han preparado compuestos tales como Cu2SnS3, CuSbS2, Cu3BiS3, y AgSbSe2 a través del horneado de capas de semiconductores binarios formados por depósito químico. Se han logrado la fabricación de celdas solares con estos materiales con Voc > 600 mV, Jsc de 2 mA/cm2 y una eficiencia de conversión fotovoltaica de 0.6%. En el presente proyecto esperamos que, siguiendo las mismas metodologías, podamos obtener películas delgadas de calcogenuros cuaternarios de CZTS y CZTSe por las reacciones entre las películas delgadas de CuS, ZnS, SnS, ZnSe, Cu2-xSe, etc y sus ternarios. Se caracterizarán las películas formadas por los métodos de difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X, microscopia electrónica, espectroscopia, y mediciones eléctricas. Como parte del trabajo también se investigará la formación de Cd2SnO4 y Zn2SnO4 por el depósito químico de las películas delgadas de binarios precursores y tratamientos post-depósito. Se utilizaran estas capas como conductores transparentes y ventanas en las estructuras de celdas solares con las capas absorbedoras CZTS/Se desarrolladas en el proyecto. A través del análisis de características de estas celdas solares se encontrarán la estructura y metodología de preparación de celdas solares estables bajo la radiación solar.
Tema
Películas delgadas semiconductoras de calcogenuros de metales; Materiales
Identificador global
http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IN113909

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