Conducción hopping en películas nanocristalinas del compuesto CZTSe usado como capa absorbente en celdas solares / Hopping conduction in nanocrystalline composite films of CZTSe used as solar cell absorber layer / Condução hopping em películas nano-cristalinas do composto CZTSe utilizado como capa absorvente em painéis solares

RESUMEN

Se presentan propiedades eléctricas y de transporte en películas nanocristalinas del compuesto cuaternario Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) por método de co-evaporación física. Las muestras fueron crecidas sobre sustratos de vidrio soda-lime y variando en rango los parámetros de síntesis masa de Cu y temperatura de sustrato. A partir de termopotencia a temperatura ambiente y de transmitancia espectral, se encontró que el material está caracterizado por conductividad tipo n y ancho de banda de energía prohibida de 1.7 eV, respectivamente. Las medias de conductividad eléctrica (región de bajas temperaturas; 90-200 K) mostraron que los procesos de conducción se realizan vía hopping de rango de variable entre estados extendidos. Los parámetros que caracterizaron éste mecanismo, energía de activación (Whopp) y rango hopping (Rhopp), fueron obtenidos mediante teoría de percolación y modelo difusional. Se obtuvo, que para las muestras CZTSe la densidad de estados de defecto cerca del nivel de Fermi del material, N(Ef), está alrededor de 3,403x10(18) cm-3 eV-1. Se presentó correlación entre parámetros de depósito y propiedades eléctricas. Se observó influencia de parámetros sobre formación de fases adicionales en el compuesto.

ABSTRACT

Here, we present electronic and transport properties of quaternary Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) nanocrystalline films fabricated by physical co-evaporation. The samples were grown on soda-lime glass substrates and synthesis parameter ranges, Cu mass and substrate temperature were varied. Using thermopower at room temperature and spectral transmittance we found that the material is characterized by n-type conductivity and forbidden energy bandwidth of 1.7 eV, respectively. Electrical conductivity means (low temperature region; 90-200 K) showed that conductivity processes occur via variable range hopping between extended states. We obtained the parameters characterizing this mechanism, activation energy (Whopp), and range hopping (Rhopp), by employing the percolation theory and diffusion model. The density of defect states near the Fermi level of the material, N (Ef) of the CZTSe samples is about 3,403x10(18) cm-3 eV-1. We found a correlation between deposition parameters and electrical properties and observed a parameter influence on the formation of additional phases in the compound.