Estudo da eletrodeposição de cobre e índio em regime de subtensão sobre filmes semicondutores de selênio - Silva, Higor Mazza e (2022)
Os filmes finos semicondutores de CIS e CIGS (seletos de cobre, índio e gálio) são opções promissoras para fabricação de dispositivos fotovoltaicos devido à sua estabilidade química e térmica e baixa quantidade de material necessária. Os métodos usuais de deposição (sputtering e coevaporação) apresentam custo ambiental e econômico elevados. A eletrodeposição aparece como alternativa viável por ser conduzida em meio aquoso e temperatura ambiente. Contudo, materiais obtidos pela eletrodeposição podem apresentar baixa pureza e são de difícil controle estequiométrico. A deposição em regime de subtensão (DRS) sobre eletrodos de calcogenetos (Se0 e Te0) exibe propriedades únicas, como a dopagem diferenciada do filme de calcogeneto e a formação de selenetos ou teluretos. Considerando as propriedades da DRS em calcogenetos e a importância de novas rotas para eletrodeposição, procedeu-se o estudo da eletrodeposição em regime de subtensão de Cu e In sobre Se com o objetivo de se obter o CIS. Primeiramente, estudou se a deposição de Se sobre Au, adquirindo informações sobre o mecanismo de formação do filme por meio da espectroscopia de espalhamento Raman (EER) acoplado ao sistema eletroquímico e a morfologia das estruturas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para a obtenção do substrato para etapas seguintes (Sedep), realizou-se cronoamperometria em -0,45 V vs Ag/ AgCl em uma solução 20 mmol L-1 H2SeO3 em 0,1 molL-1 H2SO4 a 85° C durante 1200 s, resultando em recobrimento uniforme de bastões desordenados de Se. Para DRS de Cu, a EER acoplada ao sistema eletroquímico revelou a formação de seleneto de cobre na superfície do substrato no intervalo de 0,2 a 0,06 V. Análises de MEV e mapeamento elementar indicaram o seleneto no interior do substrato, decorrente da difusão dos íons de Cu para o interior do filme. A DRS de In apontou a formação da monocamada de In sobre Sedep; em -0,4 V confirmou-se a fragmentação do substrato por meio de medidas de MEV. A codeposição foi conduzida na solução 10 mmol L-1 In(NO3)3 e 2 mmolL-1 Cu(NO3)2 em meio ácido com pulsos alternados em valores de 0,1 V e -0,4 V sobre Sedep. Variou-se a duração do pulso em -0,4 V entre 0,1 e 1 s, constatando-se CIS em todas condições, com maiores tempos favorecendo a incorporação de In, por meio de um mecanismo de codeposição que envolveu a redução de Cu3Se2. Determinou-se por DRX a estrutura tetragonal para o CIS eletrodepositado.