Obtenção por electrospinning e tratamento térmico em ar de sulfeto de cobre, zinco e estanho (CZTS) e sua caracterização microestrutural e de propriedades fotofísicas

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Schutz, Priscila
• Orientador(a): Bergmann, Carlos Perez
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Células fotovoltaicas; Tratamento térmico; Ensaios de materiais; Eletrofiação
• Palavras-chave em Inglês: Cu2ZnSnS4; Electrospinning; Photovoltaic devices
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/101196

O objetivo deste estudo foi a síntese de Cu2ZnSnS4 (CZTS) por electrospinning, sem a etapa de sulfurização e com tratamento térmico em atmosfera ambiente. A solução precursora consistiu na dissolução dos sais dos metais de interesse: tiourea como fonte de enxofre e polivinil butiral (PVB) em etanol como polímero condutor. Esta solução foi submetida ao processo de electrospinning com uma tensão elétrica de 16 kV e uma distância entre coletor e capilar de 120 mm e fluxo de 3 mL/h. O efeito da temperatura de tratamento térmico sobre a formação do CZTS foi investigada. Para isso, o material resultante do processo de electrospinning foi tratado termicamente em diferentes temperaturas: 150°C durante 72h, 150°C durante 24h mais 300°C durante 24h, 300°C durante 48h, 400°C durante 1h, 450°C durante 1h, 500°C durante 1h e 550°C durante 1h. A taxa de aquecimento foi de 0,5°C/mim. A Influência do agente complexante dietanolamina (DEA) sobre as propriedades do material formado, quando adicionado à dolução precursora, foi também investigada. As amostras resultantes destes tratamentos térmicos foram caracterizadas através de análises térmicas (ATG), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e, por medidas ópticas (UV-Vis) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD). Foram obtidos filmes homogêneos e compactos com uma espessura de aproximadamente 10 nm. Os resultados indicaram que foi obtida fase CZTS a 400°C, com as razões S/(Cu+Zn+Sn) = 1,1, Cu/(Zn+Sn) = 0,8 e Zn/Sn = 1,26. No entanto, a presença de algumas fases secundárias elevou o band gap para aproximadamente 2,2 eV. Além disso, foi verificado que a adição de DEA na solução precursora não aumenta a qualidade do CZTS formado por electrospinning.