Preparación electroquímica y caracterización de películas de CdTe en presencia de Ni, Fe y Cr en medio alcalino

Abstract

La gran utilidad del CdTe en el campo de las celdas solares ha incrementado el estudio de nuevos materiales semiconductores, modificandolo con otros elementos; en el siguiente trabajo se realiza la preparación electroquímica del CdTe en presencia de Ni3+, Fe3+ y Cr3+,sobre electrodo de oro en medio alcalino pH 10. Se realizó un estudio voltamétrico de soluciones contentivas de los precursores sobre oro, con el fin de determinar su comportamiento en este medio electrolítico; con este estudio se determinó que tanto el Ni3+ y el Cr3+ no sufren ninguna reacción redox bajo estas condiciones de trabajo, por otro lado el Fe3+ si se reduce a Fe2+ en este medio electroquímico; luego se realizó el estudio de la ventana de potencial del semiconductor Binario, donde se determinó que en -1000 mV se forma el Te2- quien reacciona con el Cd2+ presente en solución para formar la película de CdTe sobre la Superficie del electrodo. Luego del estudio voltamétrico se determinó que las películas de CdTe-Ni y del CdTe-Fe se forman en -1000 mV, mientras que la película de CdTeCr se forma en -1050 mV; dichas películas se crecieron a potencial constante por 30 min, variando la concentración del tercer elemento (Ni, Fe y Cr) para su posterior caracterización. Las películas sintetizadas bajo estas condiciones presentaron una alta Concentración de Te; por lo cual se decidió realizar un tratamiento térmico a 400 °C bajo atmósfera inerte para eliminar el posible Te elemental que se codeposita con las películas; luego del tratamiento térmico se encontró una Buena relación estequiometrica para todas la películas, encontrando que las sintetizadas a partir de soluciones de 0,001 M de Ni3+, Fe3+ y Cr3+ son las que presentaron un porcentaje menor al 5% del tercer elemento; por lo que se decidió sintetizar las películas utilizando esta concentración. Las películas se caracterizaron por diferentes técnicas, por medio de Espectroscopía de Dispersión de Rayos X se estudió su composición y por medio de MEB se estudió su morfología; todas la películas sintetizadas mostraron un depósito uniforme con forma de aglomerados siendo más compactas después del tratamiento térmico; por medio de fotovoltametria las películas mostraron un comportamiento característico de los semiconductores tipo-p, siendo las películas de CdTe-Ni las que presentaron un mayor fotorespuesta. Por medio de RX se determinó la inclusión del tercer elemento a la forma cristalina del CdTe, siendo la película de CdTe-Fe la que presentó máximos de difracción más intensos y agudos. Con los estudios de absorbancia en la región del Visible se determinó el Valor de la brecha energética para cada una de las películas sintetizadas, utilizando el modelo del exciton de Elliot- Toyozawa encontrando para el CdTe-Ni 1,83 ev, CdTe-Fe 1,31 eVy CdTe-Cr 1,28 eV.