sulfuro de estaño(II)

El sulfuro de estaño(II) es un compuesto inorgánico con la fórmula química SnS. Es un sólido negro o marrón que se presenta como el raro mineral herzenbergita (α-SnS). Es insoluble en agua, pero se disuelve con degradación en ácido clorhídrico concentrado . El sulfuro de estaño(II) es insoluble en sulfuro de amonio .

La preparación de sulfuro de estaño(II) ha sido ampliamente investigada, y la reacción directa de los elementos es ineficiente. ^{[ 3 ]} En cambio, el tiocianato de potasio fundido reacciona de manera confiable con óxido estánnico para dar SnS a 450 °C: ^{[ 4 ]} 

SnO ₂  + 2  KSCN  → SnS  + K ₂ S  + 2CO + N ₂

El SnS también se forma cuando las soluciones acuosas de sales de estaño(II) se tratan con sulfuro de hidrógeno. ^{[ 5 ]} Esta conversión es un paso en el análisis inorgánico cualitativo .

A temperaturas criogénicas , el cloruro estanoso se disuelve en sulfuro de hidrógeno líquido . Luego se descompone en sulfuro, pero solo lentamente. ^{[ 6 ]}

A temperaturas superiores a 905  K, el SnS experimenta una transición de fase de segundo orden a β-SnS (grupo espacial: Cmcm, n.° 63). ^{[ 7 ]} Existe un nuevo polimorfo de SnS basado en el sistema cristalino cúbico, conocido como π-SnS (grupo espacial: P2 ₁ 3, n.° 198). ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} La herzenbergita (α-SnS) puede exfoliarse para formar una estructura en capas similar a la del fósforo negro , que presenta centros de Sn y S con coordinación 3. ^{[ 5 ] [ 7 ]} De forma análoga al fósforo negro, el sulfuro de estaño(II) puede exfoliarse ultrasónicamente en líquidos para producir láminas semiconductoras de SnS atómicamente delgadas que tienen una banda prohibida óptica más amplia (>1,5 eV) en comparación con el cristal masivo. ^{[ 11 ]}

El sulfuro de estaño(II) se ha evaluado como candidato para células solares de película delgada . Actualmente, tanto el telururo de cadmio como el CIGS ( seleniuro de cobre, indio y galio ) se utilizan como capas absorbentes de tipo p, pero están formulados a partir de constituyentes tóxicos y escasos. ^{[ 12 ]} El sulfuro de estaño(II), por el contrario, se forma a partir de elementos baratos y abundantes en la Tierra, y no es tóxico. Este material también tiene un alto coeficiente de absorción óptica, conductividad de tipo p y una brecha de banda directa de rango medio de 1,3-1,4 eV, propiedades electrónicas requeridas para este tipo de capa absorbente. ^{[ 13 ]} Basado en un cálculo de balance detallado utilizando la brecha de banda del material, la eficiencia de conversión de potencia de una célula solar que utiliza una capa absorbente de sulfuro de estaño(II) podría ser tan alta como 32%, lo que es comparable al silicio cristalino. ^{[ 14 ]} Finalmente, el sulfuro de estaño(II) es estable tanto en condiciones alcalinas como ácidas. ^{[ 15 ]} Todas las características mencionadas anteriormente sugieren que el sulfuro de estaño(II) es un material interesante para ser utilizado como capa absorbente de celda solar.

Las eficiencias de conversión de energía para películas delgadas de sulfuro de estaño(II) en células fotovoltaicas son inferiores al 5 %. ^{[ 16 ]} Entre las barreras para su uso se incluyen un bajo voltaje de circuito abierto y la imposibilidad de lograr muchas de las propiedades mencionadas anteriormente debido a dificultades en la fabricación. ^{[ 14 ]}