Procesos hopping a través del modelo difusional en materiales nanocristalinos usados para aplicaciones fotovoltaicas

Se presentan los modelos de hopping de rango variable (variable range hopping; VRH), vecinos cercanos (nearest neighbor hopping; NNH) y barreras de potencial presentes en las fronteras de grano; como mecanismos de transporte eléctrico predominantes en los materiales semiconductores para aplicaciones fotovoltaicas. Las medidas de conductividad a oscuras en función de temperatura fueron realizadas para región de bajas temperaturas entre 120 y 400 K con Si y compuestos Cu3BiS2 y Cu2ZnSnSe4. Siguiendo la teoría de percolación, se obtuvieron parámetros hopping y la densidad de estados cerca del nivel de Fermi, N(EF), para todas las muestras. A partir de los planteamientos dados por Mott para VRH, se presentó el modelo difusional, que permitió establecer la relación entre la conductividad y la densidad de estados de defecto o estados localizados en el gap del material. El análisis comparativo entre modelos, evidenció, que es posible obtener mejora hasta de un orden de magnitud en valores para cada uno de los parámetros hopping que caracterizan el material.

Here, we present variable range hopping (VRH) models, nearest neighbor hopping (NNH) and potential barriers present at the grain boundaries, as well as mechanisms of electrical transport predominant in semiconductor materials for photovoltaic applications. We performed dark conductivity measures according to temperature for low temperature regions between 120 and 400 K in Si and Cu3BiS2 and Cu2ZnSnSe4compounds. Using the percolation theory, we obtained hopping parameters and the density of states near the Fermi, N(EF) level for all samples. Using the approach by Mott for VRH, we obtained the diffusion model, which established the relationship between conductivity and density of defect states or localized gap states of the material. The comparative analysis between models evidenced that it is possible to obtain improvement of an order of magnitude in the values of each of the hopping parameters that characterize the material.