Questo rapporto descrive l’attività di ottimizzazione dei processi di crescita di film sottili (FS) di Cu2FeSnS4 (CFTS) al fine di validare questo calcogenuro, a base di elementi ad elevata abbondanza naturale, come nuovo materiale attivo per celle solari, alternativo al più noto Cu2ZnSnS4 (CZTS). La deposizione del CZTS per applicazioni fotovoltaiche (FV) è già stata ottimizzata presso RSE mediante un processo a due fasi, la deposizione via sputtering dei precursori metallici e un successivo trattamento in forno in presenza di vapori di zolfo. A partire dai protocolli già utilizzati per il CZTS, in questa attività è stato condotto uno studio comparativo per valutare la versatilità del processo RSE per depositare FS di calcogenuri anche con altre formulazioni. Attraverso un’opportuna selezione dei target nelle sorgenti sputtering, sono state depositate alcune serie di campioni di CFTS, per studiare come i principali parametri di processo influenzino le caratteristiche chimico fisiche dei FS, in maniera analoga a quanto già condotto a livello di CZTS. Questo approccio favorisce una miglior comprensione di come il sistema di elementi Cu-Fe-Sn-S si presti alla deposizione di FS per FV, evidenziando inoltre le principali differenze rispetto al più noto CZTS.
A questo lavoro di deposizione e caratterizzazione dei FS di CFTS, è stato affiancato un lavoro di aggiornamento ed approfondimento della letteratura specifica su questo materiale, da cui risulta una quasi nulla attività rivolta allo sviluppo di sistemi FV.
I FS di CFTS sono stati caratterizzati in maniera estensiva a livello morfologico, composizionale ed elettrico al fine di: i) studiare la riproducibilità del processo, ii) identificare i migliori parametri per produrre FS con caratteristiche ottimali per applicazioni FV (es: purezza, omogeneità ed adesione). Da tutti i campioni di CFTS sono state ricavate delle celle FV prototipali, utilizzando il medesimo processo già ottimizzato per il CZTS, anche se per nessuna di esse sia stato possibile misurare le prestazioni FV. Questo comportamento è potenzialmente ascrivibile a bassi valori della resistenza di shunt (indotta dalla presenza di fasi secondarie conduttive) e/o l’elevata presenza di difetti sia all’interno del FS di CFTS che all’interfaccia con il contatto retro (in Mo) e/o con il CdS usato per la giunzione p-n. Ulteriori attività sperimentali sono indispensabili per comprendere le reali potenzialità del CFTS come potenziale sostituto del CZTS.