Análisis y diseño de un dispositivo optoelectrónico basado en capas finas de CuO/ZnO obtenido por electrodeposición

Abstract

[ES] Durante este estudio, se diseñó una célula solar. Se diseñó una célula de heterojunction de óxido de zinc y óxido de cobre electrodepositado químicamente. De hecho, se descubrió que dicha célula tenía excelentes y prometedoras propiedades ópticas y eléctricas, debido a su tipo p natural y su tipo n y a su gran aprovechamiento del hueco de la banda como semiconductor. Así pues, en este trabajo se presentaron los diferentes factores de deposición que influyen en la estructura y morfología de las capas presentes en el dispositivo, así como sus propiedades eléctricas y ópticas. Sin embargo, antes de eso se escribió un estado del arte. Presenta las células solares y cómo funcionan explicando en profundidad la unión p-n. A continuación se destacan las características de los dos óxidos en cuestión, así como las técnicas de fabricación y caracterización como la difracción de rayos X o la medición J-V. Se subrayó, pues, que los factores importantes que debían controlarse durante la deposición eran el pH del baño, la temperatura de deposición, la corriente aplicada y, por supuesto, el espesor de la fina capa de óxido. Todos estos parámetros se enumeraron y estudiaron de acuerdo con las diferentes técnicas de caracterización. La influencia fue notable principalmente en la estructura de crecimiento preferencial de ambos semiconductores. De hecho, la estructura cristalina de wurtzita del ZnO mostró una orientación favorable (002) debido a su comportamiento epitaxial con el sustrato ITO y el Cu2O. Lo mismo ocurrió con el óxido de cobre con un crecimiento de dirección preferencial (111) donde muestra sus mejores propiedades como célula solar.

[EN] During this study, a solar cell was designed. A chemically electrodeposited zinc oxide and copper oxide heterojunction cell was designed. Indeed, such a cell was found to have excellent and promising optical and electrical properties, due to their natural p-type and n-type and their highly exploitable band gap as a semiconductor. This work thus presented the different deposition factors that influence the structure and morphology of the layers present in the device as well as their electrical and optical properties. However, before that a state of the art was written. It presents the solar cells and how they work by explaining in depth the p-n junction. Then the characteristics of the two oxides concerned were highlighted as well as the manufacturing and characterization techniques such as x-ray diffraction or J-V measurement. It was therefore stressed that the important factors to be controlled during deposition were the pH of the bath, the deposition temperature, the applied current and of course the thickness of the thin oxide layer. All these parameters were listed and studied according to the different characterization techniques. The influence was noticeable mainly on the preferential growth structure of both semiconductors. Indeed,the wurtzite crystalline structure of ZnO displayed a favourable (002) orientation due to its epitaxially behaviour with ITO substrate and Cu2O. The same thing appeared with copper oxide with a preferential (111) direction growth where it shows their best properties as solar cell.

[CA] Durant este estudi, es va dissenyar una cèl·lula solar. Es va dissenyar una cèl·lula d'heterojunction d'òxid de zinc i òxid de coure electrodepositado químicament. De fet, es va descobrir que la dita cèl·lula tenia excel·lents i prometedores propietats òptiques i elèctriques, a causa del seu tipus p natural i el seu tipus n i al seu gran aprofitament del buit de la banda com a semiconductor. Així, doncs, en este treball es van presentar els diferents factors de deposició que influïxen en l'estructura i morfologia de les capes presents en el dispositiu, així com les seues propietats elèctriques i òptiques. No obstant això, abans d'això es va escriure un estat de l'art. Presenta les cèl·lules solars i com funcionen explicant en profunditat la unió p-n. A continuació es destaquen les característiques dels dos òxids en qüestió, així com les tècniques de fabricació i caracterització com la difracció de rajos X o el mesurament J-V. Es va subratllar, perquè, que els factors importants que havien de controlar-se durant la deposició eren el pH del bany, la temperatura de deposició, el corrent aplicada i, per descomptat, la grossària de la fina capa d'òxid. Tots estos paràmetres es van enumerar i van estudiar d'acord amb les diferents tècniques de caracterització. La influència va ser notable principalment en l'estructura de creixement preferencial d'ambdós semiconductors. De fet, l'estructura cristal·lina de wurtzita del ZnO va mostrar una orientació favorable (002) a causa del seu comportament epitaxial amb el substrat ITO i el Cu2O. El mateix va ocórrer amb l'òxid de coure amb un creixement de direcció preferencial (111) on mostra les seues millors propietats com a cèl·lula solar.