Electrodos nanoestructurados de TiO2/MgO aplicados a celdas solares sensibilizadas con colorante

Abstract

Se prepararon electrodos nanoestructurados basados en dióxido de titanio (TiO2) con pequeñas cantidades incorporadas de óxido de magnesio (MgO) con el fin de mejorar su desempeño en las celdas solares sensibilizadas con colorante. Las películas se obtuvieron mediante la mezcla de P25, que es un polvo estándar de dióxido de titanio, con una sal de magnesio como es el MgCl2 a bajas concentraciones en etanol. Con la pasta resultante se obtuvieron las películas por el método del Dr. Blade. Luego de la coloración de la película se procedió a completar la celda solar añadiendo el par redox yoduro/triyoduro (I^-/I_3^-) y ensamblándolo junto a un contraelectrodo de platino. Las medidas J-V (corriente-voltaje) realizadas muestra una mejora en la eficiencia de conversión de potencia de 2.32 a 2.55% con la adición de MgCl2 a una concentración de 1mM. Así mismo se observa una mejora en la densidad de corriente de corto circuito y una disminución en el voltaje de circuito abierto. Las medidas de Absorbancia para los colorantes desorbidos de los electrodos revelan un aumento de carga de colorante de hasta un 1.3%. Por otro lado la fotorespuesta obtenida según la caracterización IPCE presentó una mejora con la presencia del óxido de magnesio, guardando concordancia con los resultados de Absorbancia y los valores de corriente de corto circuito. Las curvas de voltametría cíclica de los electrodos mostraron un aumento de niveles de energía debajo de la banda de conducción del TiO2 con la incorporación del óxido de magnesio. La Espectroscopía de Impedancia Electroquímica confirmó la presencia de estos niveles de energía adicionales y también dio evidencia sobre un aumento de recombinación en la película de TiO2 disminuyendo el tiempo de vida del electrón de 15.95 a 6.82ms. Se concluyó entonces que el ligero aumento en la eficiencia se debió principalmente al aumento de carga de colorante puesto que el aumento en la densidad de estados electrónicos promovió la recombinación de los electrones.