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Diseño conceptual y básico de un prototipo de celda solar híbrida, fabricada vía recubrimiento por inmersiónConceptual and basic design of a prototype hybrid solar cell made via dip coating

Resumen

En este artículo se presenta el diseño conceptual y básico de un prototipo de celda solar híbrida de tercera generación (TCO/TiO2/QDs/orgánico tipo/M) en la cual los puntos cuánticos (QDs) son autogeneradores de pares electrón-hueco; el material tipo p es el transportador de huecos, y el TiO2 es el transportador de electrones. El óxido conductor transparente (TCO) y el metal conductor (M), sonlos electrodos ánodo y cátodo respectivamente. El Diseño conceptual presentado se basó en la obtención de un prototipo eficiente, realizado mediante las etapas de: selección de QDs y su síntesis química;selección del material tipo-p; costos de inversión; y la validación de la técnica de auto-ensamble capa por capa vía recubrimiento por inmersión.Finalmente, la configuración de la celda resultante fue: FTO/TiO2/QDs de CdSe/ tetraceno- PVK/Au, donde FTO es óxido de estaño flúor-dopado y PVK es Poli(9-vinilcarbazol).

1. Introducción

En este trabajo se diseñó en sus etapas conceptual y básica, un prototipo de celda solar híbrida de tercera generación: FTO/TiO2/QDs de CdSe-MSA/ tetraceno-PVK/Au, partiendo del estudio detallado de un modelo anterior: FTO/TiO2/QDs de CdSe-TGA/TFB/Au [1][2], donde TGA es ácido tioglicólico y TFB es poli(9,9-dioctil-fluoreno-coN-(4-butilenfenil) difenilamina). El objetivo fue cambiar la configuración en busca de una mayor eficiencia de conversión de energía solar en corriente eléctrica, y un menor costo de fabricación de la celda. En el modelo anterior que se menciona, se presentaba una baja eficiencia cuántica exter na (EQE = 2.2 %) debido a un bajo rendimiento cuántico (QY) de los QDs empleados y a la falla del polímero conductor de huecos (TFB) en la regeneración de los QDs después de la inyección de electrones dentro del TiO2. Una prueba de la poca infiltración del polímero en las películas porosas fue una baja fotocorriente para capas más espesas de TiO2/CdSe. Partiendo de dichas conclusiones, en el diseño del presente trabajo se proponen QDs y un material semiconductor tipo-p alternativos a los nanocristales de CdSe-TGA y al polímero TFB, respectivamente. El resto de los componentes de la celda se conservan, dejando el FTO y el Au como ánodo y cátodo respectivamente, y las nanopartículas de TiO2 como medio de transporte de electrones en la banda de conducción. El principal aporte del nuevo diseño es la síntesis de QDs de alta calidad y la selección de un material semiconductor tipo-p (polímero molécula orgánica) con mejores características en separación de carga y transporte de huecos. Una vez fabricada la celda híbrida, un indicador de la efectividad del QD seleccionado será la extinción (“quenching”) de su actividad fotoluminiscente.

Respecto a la técnica de fabricación de películas híbridas QDs/TiO2, las técnicas conocidas de Langmuir - Blodgett y de quimisorción desde una solución, solo pueden ser usadas con ciertas clases de moléculas. Entre las ventajas de la técnica de Langmuir - Blodgett está el alto orden morfológico y la homogeneidad sobre grandes áreas, sin embargo, esta técnica se descarta por completo ya que solamente moléculas ampifílicas pueden ser depositadas, y la configuración del montaje no es trivial. 

  • Tipo de documento:Artículo
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  • Idioma:Español
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Información del documento

  • Titulo:Diseño conceptual y básico de un prototipo de celda solar híbrida, fabricada vía recubrimiento por inmersión
  • Autor:Camargo Amado, Rubén Jesús; Triana Valencia, Manuel Alejandro
  • Tipo:Artículo
  • Año:2013
  • Idioma:Español
  • Editor:Universidad Libre, Bogotá
  • Materias:Polímeros Fotoquímica Energía solar
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