Paper: Kesterite solar cell with 12.6% efficiency

Cited 1900 times (May 2019) -  Journal: Advanced Energy Materials
Link: Device Characteristics of CZTSSe Thin-Film Solar Cells with 12.6% Efficiency 

Challenge:

Decrease Voc deficit of current CZTSSe (1.13 eV) solar cells.

The reported device has 12.6 % efficiency with  500 mV of Voc from a maximum of 820 mV calculated by SQ analysis. Therefore if Voc is enhanced the device would get better. But to achieve this enhancement we should understand the dependence between minority carrier lifetime and recombination process.

Highlights:

• Kesterites are fabricated with Cu-poor and Zn-rich content
• Understand:  junction CdS/CZTSSe, current collection and recombination mechanism
• Defects impact the minority carrier lifetime and thus collection length (Lc = Xp + Ln). 
• Lifetime (µn, µp, defects)  

Characterization Techniques:

• SIMS - Analysis of carbon and oxygen concentration 
• SEM - Morphology (Front and cross section)
• EDX - Composition (Cu, Zn, Sn) profiling 

• JV - Basic parameters (Voc, Jsc, FF, Eff) 
• Sites method: Diode parameter - Ideality factor, Saturation current Jo, Rs, Rsh
• CV - Concentration and nature of defects: Sensitive to interface traps
• DLCP - (Drive level capacitance profile): Sensitive to bulk defects
• JVT - Activation energy of the main recombination process
• EQE - External quantum efficiency: Eg 
• UV-VIS-NIR: Optical reflectance
• EBIC - Indicate collection region for minority carriers. 

Device fabrication:

• CZTSSe fabricate by pure-solution method (Hydrazine)
• Back contact: Molybdenum (500 nm) 
• Mo(S,Se)2:  approx (180 nm)
• Absorber: CZTSSe (2 µm)
• Buffer: CdS (25 nm)
• Window: ZnO/ITO (10 nm / 50 nm)
• Grid: Ni/Al (2 µm)
• Anti-reflective: MgF2
• Total area: 0.42 cm2 defined by mechanic scribe

Todos tenemos un poco de Leonardo Da Vinci

En 2019 se celebra los  500 años del fallecimiento de Leonardo Da Vinci (1452-1519), y para conmemorarlo el día 21 de Mayo de 2019 se llevó acabo el evento “Leonardo da Vinci y la ciencia”. La reunión fue organizada por miembros de la Sociedad Mexicana de Física, Academia de Ingeniería México , Asociación de Investigadores Italianos en México y la Embajada Italia Este evento se llevó acabo en el Instituto Italiano de Cultura (Coyoacán, Mexico).

Invitación al evento "1519-2019: Leonardo da Vinci y la ciencia"

Leonardo da Vinci fue un hombre innovador, genio y sin duda uno de los máximos exponentes de su época "El renacimiento”. Su amor por la naturaleza y la habilidad para plasmar sus observaciones han dejado huella en la historia del ser humano. Su trabajo en áreas como la mecánica e hidráulica fueron los temas que destacaron en la reunión ya que la comunidad científica presente se ve identificada con su trabajo y la forma sistemática de crear conocimiento.

Hoy en día los académicos, científicos y entusiastas tenemos un poco de Leonardo da Vinci, utilizamos el método científico para crear y transmitir el conocimiento. La observación, el registro de datos experimentales y la unión de varias áreas son pieza clave para generar innovación. Algo que podemos relacionar con Leonardo es que la ciencia como un modo de vida nos permite mejorar el bienestar de quienes nos rodean. La ciencia nos ha da acceso a un mundo nuevo, donde el desarrollo tecnológico transforma los recursos naturales disponibles en energía útil para nuestras día a día.

El mundo esta cambiando, los desarrollos industriales basados en ciencia han impulsado al ser humano a una época de abundancia y menos desigualdad. Por lo tanto, nosotros debemos cambiar, nos espera un futuro inteligente donde el desarrollo científico también tiene que serlo. A lo que me refiero es que desde nuestros lugares de trabajo debemos utilizar las nuevas herramientas como la programación, análisis de datos, inteligencia artificial para  generar conocimiento  e impulsar a las nuevas generaciones hacia ese futuro.

Evento: “1519-2019 Leonardo da Vinci y la ciencia” , ponencia plenaria Prof. Davide Bigoni ( Universidad de Trento, Italia) pic.twitter.com/pFQXR2g6dr

— Jesus Capistran (@capis) May 21, 2019

Do not surrender

Early morning tea after submitting my application for an international postdoctoral fellowship (Conacyt - Estancia Posdoctoral en el Extranjero  2019-1) 

Topic: Kesterite thin film solar cell 

Innovation:  Develop photovoltaic technology 

Objective: Investigate the recombination mechanisms of kesterite devices to overcome Voc deficit. 

Hitachi SU1510 (SEM) and Lifycs (UNAM)

This is a great way to share with you my passion for science and photography.

Hitachi SU1510 - Scanning Electron Microscopy | IER-UNAM | Lifycs | Electron detectors

Story

During my postgraduate program (2010-2017), I lived the moment of an exponential acquisition of laboratory equipment. The first stage of this expansion was during the program call Lifycs (Photovoltaic Innovation and characterization of solar cells). Here, 17 Mexican Universities participated in getting the  Conacyt National Laboratory lead by Prof. P.K Nair.  Moreover, with the participation of UNAM with another 50% founds (Total MXN 32.9 million), it was possible to built the  Lifycs Building usually called 3.1 Building. This place is located at Temixco Morelos inside  IER-UNAM  facilities.

Coming back to the SEM equipment, the Hitachi SU1510 was acquired due to the possibility of measure samples with a radius of 153 mm and 60 mm high.  When this equipment was already installed, and we were attending the training program, I was able to take some photographs inside the vacuum chamber.

In the picture it is possible to see the following components:

• A) Secondary electron detector 
• B) Backscattering electron detector 

It's great to see and operate this technology and even more share with you my experience.

Technical Data 

URL: Sem information and sample images
Lifycs: http://www.cie.unam.mx/lifycs/

Notes: 

This equipment is available for other institutions and industry through a collaboration agreement made by the technical management department. For inquiries, please contact these telephone numbers: (777) 3620090 ext. 29725, direct line : (55) 5622-9725

Discurso de graduación - 2018 IER-UNAM

Compañeros, amigos, familiares y profesores.
Es un honor estar aqui con ustedes

Primero, demos gracias a nuestros seres queridos por esta oportunidad, pero más que nada quiero que tu mismo te agradezcas por ser valiente y haber aceptado este reto. Muchos de nosotros nos alejamos de nuestra familia para estar en la UNAM. Quienes vienen de lejos o de ciudad saben que es una experiencia épica. Sin embargo, hoy que egresamos nos damos cuenta que valió la pena.

Recordar es vivir. Como olvidar el curso propedéutico, el examen de admisión, las clases, todas las horas en los laboratorios, las fiestas, las evaluaciones semestrales y la bendita beca Conacyt, este apoyo que a muchos nos permitió independizarnos. Seguramente, ahora somos adultos más responsables. Oh hacemos el intento.

El tiempo que pasamos en IER lo podemos medir en días. Yo prefiero que en este momento lo recordemos en tazas de café compartidas, desayunos, convivios y todas aquellas actividades que nos han permitido conocernos, no solo en el ámbito profesional sino también en el personal, como amigos.

Soy-Orgullosamente-UNAM y pertenezco a la familia Nair. No puedo decir hasta pronto sin antes expresarles el sentimiento de unidad que se logra dentro de nuestra casa. El conocimiento en cada una de las áreas del IER, está al alcance de todos. La colaboración entre alumnos, profesores y toda la comunidad es el componente esencial para el desarrollo de profesional.

Compañeros, seamos responsables del conocimiento adquirido, divulguemos e inspiramos a las nuevas generaciones. Recordemos que son los pequeños actos los que de verdad cambiarán el mundo.

En hora buena, exito a todos. Gracias !!!

#SoyOrgullasamenteUNAM

Créditos:

Jesús Capistrán-Martínez

Yareli Colin-García

Fabiola DeBray-Sanchez

Un refill de gas

Jesús Capistrán-Martínez y Nicté Luna Medina

 Alrededor de las 10 de la mañana una fila de personas se forma sobre la acera, cada una con su respectivo tanque de gas, chico o grande. Todos se disponen a llenar su cilindro por el combustible más utilizado en el hogar: el Gas LP (Licuado de petróleo = Butano 40% + Propano 60%). Mientras que al otro lado de la calle, una que otra persona se forma para subirse a la ruta, y trasladarse junto con su tanque lleno de gas a su domicilio; también hay quienes utilizan carretillas, triciclos, bicicletas, motonetas o automóviles particulares para trasladar el combustible a su casa.

Este es un escenario que seguramente sucede en varias comunidades del país. Entre las razones que hay para realizar esta práctica, se encuentran las siguientes: a) la posibilidad de comprar la cantidad de litros de acuerdo al presupuesto semanal, por ejemplo, lo equivalente a 100 pesos, b) es más barato comprar directamente el gas que por medio de un intermediario; c) se reduce la probabilidad de ordeña por parte del proveedor. Las últimas dos razones podemos decir que tienen que ver con la desconfianza que existe hacia las instituciones que proveen este servicio, por no suministrar el combustible total que se paga.

Aludiendo a la justificación del precio, ¿realmente sale más barato? La compra de gas en las estaciones se hace por litros, en cambio cuando se compra un tanque de gas al repartidor lo hacemos por peso. Para saber si el precio será menor, convertiremos los kilogramos que compramos en un cilindro a litros. Para ello utilizaremos la fórmula para calcular la densidad que es la cantidad de masa (m) por unidad de volumen (V).