Influencia de la presión y temperatura en el depósito de películas delgadas de Znte por Sputtering Rf

Resumen

El presente trabajo tuvo como objetivo obtener y caracterizar películas delgadas de Teluro de Zinc (ZnTe) depositadas mediante Sputtering RF, variando parámetros de presión, temperatura del sustrato y espesor, con la
finalidad de evaluar su aplicación como capa tipo p+ en celdas solares CdS/CdTe, buscando optimizar la eficiencia mediante la formación de contactos óhmicos con la capa posterior de Cu-Mo. Para ello, se emplearon
sustratos de vidrio dopado con óxido de estaño, los cuales fueron sometidos a un proceso riguroso de limpieza, seguido del depósito controlado de ZnTe en un sistema de Sputtering RF equipado con magnetrones, bomba mecánica, bomba turbomolecular y medidores de presión y espesor. Las condiciones experimentales incluyeron variaciones de presión de 7.5 y 15 mTorr y temperaturas de sustrato de 250 °C, 350 °C y 450 °C, obteniéndose
espesores promedio cercanos a 500 nm, con diferencias entre las caras conductora y no conductora del vidrio. La caracterización de las muestras incluyó perfilometría, transmitancia y absorción, así como estudios de morfología mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), donde se observó que la temperatura tiene una influencia directa en el tamaño de grano, formándose granos mayores a 450 °C, lo que favorece la estructura policristalina y mejora la calidad del contacto óhmico. Los resultados evidenciaron que la presión afecta principalmente la razón de depósito y el espesor de las películas, siendo casi el doble a 7.5 mTorr en comparación con 15 mTorr, mientras que la transmitancia mostró valores entre 53% y 71% según las condiciones de depósito. La respuesta fotovoltaica de las celdas fabricadas con capas de ZnTe demostró mejoras significativas en los parámetros eléctricos respecto a las celdas base sin ZnTe, alcanzando incrementos en la eficiencia de 2.5% a 5%, en el voltaje de circuito abierto (Voc) de 450 a 531 mV, en la densidad de corriente de corto circuito (Jsc) de 16 a 27 mA/cm² y en el factor de llenado (FF) de 32 a 35, confirmando la hipótesis de que el ZnTe actúa como una capa p+ eficiente. Además, se observó una reducción en la tasa de degradación de potencia, de 17% en las celdas sin ZnTe a 10% en las celdas con ZnTe, lo que respalda su viabilidad tecnológica y económica. En conclusión, la deposición de ZnTe por Sputtering RF bajo condiciones óptimas de presión y temperatura no solo mejora la
morfología de las películas y sus propiedades ópticas, sino que también incrementa de manera significativa el desempeño fotovoltaico de las celdas CdS/CdTe, constituyendo una alternativa prometedora para la optimización
de dispositivos de segunda generación y una contribución a la innovación en materiales de contacto en la industria fotovoltaica.