Título :	Estudio y caracterización de dispositivos fotovoltaicos base poli(3-hexiltiofeno)
Autor(es):	Jesús Fernando Solís Vivanco
Palabras clave:	Doble capa transportadora de electrones TiO2 P3HT GeS2 Voltamperometría cíclica
Área:	Ingeniería y Tecnología
Fecha de publicación :	1-abr-2024
Editorial :	Universidad Autónoma de Querétaro
Facultad:	Facultad de Química
Programa académico:	Doctorado en Ciencias de la Energía
Resumen:	Los objetivos de la presente investigación fueron: determinar el efecto en las propiedades eléctricas de las películas y del dispositivo al variar parámetros como el espesor de las capas transportadoras de electrones, establecer una correlación entre la temperatura de tratamiento durante y después de la construcción de las celdas orgánicas base poli(3-hexiltiofeno), determinar el desacople entre los polímeros donador-aceptor mediante la incorporación de nano-partículas y determinar las resistencias en serie y en paralelo de las celdas. Otros objetivos fueron estudiar la estabilidad y envejecimiento a los dispositivos y llevando a cabo un comparativo entre los tratamientos realizados para encontrar las mejores condiciones con mayor eficiencia de conversión energética y se construyó un dispositivo de área grande de 5x5 cm. Para esto, se realizó el depósito de películas y la construcción de las celdas utilizando sustratos comerciales de óxido conductor transparente sobre el cual se adicionó una capa transportadora de electrones de TiO2 y PFN y posteriormente una capa activa de P3HT:PC61BM, en ambos casos usando la técnica de recubrimiento por centrifugación, y sobre esta se depositó una capa de MoO3 y los contactos metálicos haciendo uso de depósito físico de vapor. Además, se realizaron diversos estudios a las capas y los dispositivos fotovoltaicos construidos entre los que se encuentran: espectroscopía UV-Vis, espectroscopía Raman, difracción de rayos X, eficiencia solar y eficiencia cuántica, por mencionar algunos, con la finalidad de caracterizarlas óptica, eléctrica y morfológicamente y obtener parámetros como transmisión de las capas, modos vibracionales de los compuestos y eficiencia de conversión energética, entre otros. Finalmente, se encontró que utilizar una doble capa transportadora de electrones de TiO2 y PFN (tratado a 100 °C por 10 minutos) incrementa la eficiencia. Además se favorece la eficiencia cuando además la capa activa también es tratada a 100 °C por 10 minutos, después de lo cual la capa transportadora de huecos es depositada junto con los contactos metálicos, con área nominal efectiva de 0.03 cm2, sin la necesidad de realizar un tratamiento posterior con lo que se obtuvo una densidad de corto circuito (Jsc) de 14.35 mA/cm2, con voltaje de circuito abierto (Voc) de 0.59 volts y factor de llenado (FF) de 0.53, teniendo una eficiencia de conversión energética máxima (PCEmax) de 4.51%, mostrando un tiempo de vida de hasta 100 días (de acuerdo al objetivo de análisis de estabilidad y envejecimiento). Además, se encontró que al agregar nano-partículas de sulfuro de germanio (GeS2) en proporción de 1.00%wt a este tipo de celdas las propiedades eléctricas de la misma cambian incrementando su eficiencia solar hasta 5.03% debido a que los niveles energéticos de los polímeros donador-aceptor fueron modificados al adicionar las nano-partículas. Por otra parte, las celdas de área grande mostraron una eficiencia solar muy baja en comparación obteniendo 0.13% de eficiencia.
URI:	https://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/10417
Aparece en:	Doctorado en Ciencias de la Energía

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