I dispositivi fotovoltaici a film sottile basati su CdTe e Cu(In,Ga)Se₂ trovano nella tecnologia basata sul Cu₂ZnSn(S,Se)₄ un’alternativa più ecologica. Per ridurre ulteriormente i costi di produzione e migliorare la sostenibilità, altri metalli abbondanti, come il manganese, possono essere testati come potenziale alternativa allo zinco. Il Mn è un elemento sicuro e abbondante in natura e può essere utilizzato per creare calcogenuri quaternari con rame e stagno da testare come materiali assorbitori di radiazione.

Questo lavoro riporta la crescita e la caratterizzazione di film sottili Cu₂MnSnS₄ prodotti con un processo di deposizione in due fasi. I precursori metallici sono stati depositati mediante sputtering il cui multi-strato è successivamente trattato termicamente ad alte temperature in atmosfera di zolfo. Gli strati, ottenuti in un regime di composizioni Cu-poor Mn-poor, sono stati testati in dispositivi solari con un’efficienza record dell’1,13% e un’elevata tensione a circuito aperto di circa 445 mV erogata dal dispositivo campione dopo oltre un anno dal primo Misura PV.

Misure di diffrazione di raggi X e le spettroscopie di fotoelettroni da raggi X, Raman, fotoluminescenza e ammettenza sono state utilizzate per studiare la difettosità del Cu₂MnSnS₄ verificando uno scenario con un elevata tipologia di difetti. Per promuovere lo sviluppo del fotovoltaico basato su Mn, la metodologia di sintesi dovrebbe deve essere ottimizzata così come l’architettura del dispositivo FV finale.