Thesis:

Desempeño de celdas solares de heterojuntura con grafeno como conductor transparente

El grafeno es un material bidimensional constituido por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal, que exhibe propiedades sobresalientes. Entre ellas destacan su alta conductividad eléctrica, elevada transmitancia óptica, flexibilidad mecánica y gran estabilidad química, lo que lo posiciona como un material de interés para aplicaciones optoelectrónicas avanzadas. En este contexto, el grafeno ha emergido como un material prometedor para sustituir óxidos conductores transparentes convencionales, como el óxido de indio y estaño (ITO), en celdas solares de silicio de heterojuntura (SHJ). Sus propiedades eléctricas y ópticas, junto con la posibilidad de reducir el uso de materiales críticos, lo posicionan como una alternativa potencial para contactos transparentes en este tipo de dispositivos. Este trabajo presenta la síntesis de grafeno por deposición química en fase de vapor (CVD), su transferencia por un método húmedo libre de polímeros a obleas de óxido de silicio (SiO2) para su caracterización estructural y eléctrica, y su incorporación como electrodo transparente en celdas solares de heterojuntura. La calidad del grafeno se evaluó mediante espectroscopía Raman y microscopía electrónica de barrido (SEM), confirmando la formación de monocapas y bicapas de grafeno, y presencia moderada de defectos. Las propiedades eléctricas de las muestras se determinaron mediante el método de longitud de transferencia (TLM) y mediciones de efecto Hall, obteniendo resistencias de hoja en el rango 1 a 4 kΩ/sq y movilidades entre 0,46 y 54 cm2/Vs. La interfaz plata/grafeno presentó resistividades de contacto en el rango 10-103 mΩ·cm2. Finalmente, se integró grafeno como electrodo conductor transparente (TCE) en celdas SHJ fabricadas en el Institut National de l’Ènergie Solaire, y (...).

Graphene is a two-dimensional material composed of a single layer of carbon atoms arranged in a hexagonal lattice, exhibiting outstanding properties. Among them are its high electrical conductivity, high optical transmittance, mechanical flexibility, and excellent chemical stability, which make it an interesting material for advanced optoelectronic applications. In this context, graphene has emerged as a promising material to replace conventional transparent conductive oxides, such as indium tin oxide (ITO), in silicon heterojunction (SHJ) solar cells. Its electrical and optical properties, together with the potential to reduce the use of critical materials, make it a viable alternative for transparent contacts in this type of device. This work presents the synthesis of graphene by chemical vapor deposition (CVD), its transfer by polymer-free wet solution method onto silicon oxide (SiO2) wafers for structural and electrical characterization, and its incorporation as a transparent electrode in heterojunction solar cells. Graphene quality was evaluated by Raman spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM), confirming the formation of mono- and bilayer graphene, with a moderate presence of defects. The electrical properties of the samples were determined using the transfer length method (TLM) and Hall effect measurements, yielding sheet resistances in the range of 1 to 4 kΩ/sq and mobilities between 0.46 and 54 cm2/Vs. The silver/graphene interface exhibited contact resistivities in the range of 10-103 mΩ·cm2. Finally, graphene was integrated as a transparent conductive electrode (TCE) in SHJ solar cells fabricated at the Institut National de l’Ènergie Solaire, and (...).