Questo rapporto descrive l’attività di ottimizzazione dei processi di crescita di film sottili (FS) di Cu2MnSnS4 (CMTS), al fine di validare questo calcogenuro, ottenibile da 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, che prevede la deposizione dei precursori metallici mediante sputtering sotto forma di multistrato, da avviare ad 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 di sputtering, sono state depositate alcune serie di campioni di CMTS per studiare come i principali parametri di processo influenzino le caratteristiche chimico fisiche dei FS, procedendo in maniera analoga a quanto già fatto con il CZTS. Questo approccio favorisce una miglior comprensione di come il CMTS 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 CMTS è stato affiancato un lavoro di aggiornamento e approfondimento della letteratura specifica su questo materiale, da cui è risultato che: i) il composto a base di Mn prevede come possibili fasi secondarie stabili almeno tre composti quaternari appartenenti alla famiglia dei tio-spinelli, ii) il record di efficienza FV è ancora particolarmente contenuto (< 1%).
I FS di CMTS sono stati caratterizzati in maniera estensiva a livello morfologico, composizionale ed elettrico al fine di identificare i migliori parametri per produrre FS con caratteristiche ottimali per applicazioni FV (es: purezza, omogeneità e adesione). Selezionando opportunamente alcune caratteristiche (es: purezza, spessore) dei FS di CMTS e implementando in fase di finalizzazione i medesimi processi innovativi già studiati per il miglioramento delle prestazioni delle celle a base di CZTS, è stato possibile ottenere una cella record con efficienza ≈0.9% con tensione di ≈430mV (+100mV rispetto alla letteratura) che si pone come ottimo viatico per uno studio più fine di correlazione tra parametri di deposizione e prestazioni FV.