Celdas solares sensibilizadas de óxido de zinc modificadas con óxido de aluminio

Abstract

En ésta tesis se fabricaron y caracterizaron celdas solares con electrodo de ZnO modificados con Al2O3, mediante el proceso sol gel: el precursor utilizado fue Nitrato de Zinc (Zn(NO3)2*6H2O (0.1 M)) y se adicionó trietalonamina (TEA) (0.1M) con un tratamiento térmico (100 °C) y posteriormente por precipitación, se obtuvo las nanopartículas de ZnO. Las películas se obtuvieron por el método del doctor blade, empleando nanopartículas de ZnO que al combinar con agua se forma una pasta, adicionando un tratamiento térmico de 380 °C durante 45 minutos. Luego se sensibilizaron con el colorante N719 y formando una unión tipo sándwich con el contraelectrodo platinado se completó la celda agregándole electrólito (par redox: yoduro/triyoduro) por un agujero que se hace al contraelectrodo y posteriormente se sella con surlyn. Se presentan dos procedimientos en la fabricación de las celdas con el objetivo de encontrar la mayor eficiencia. Método I: La pasta para obtener la película de ZnO es modificada con Al2O3 en diferentes porcentajes para obtener la mejor eficiencia. Dicha modificación se logra cuando en la suspensión acuosa de ZnO le adiciona el precursor Al(NO3)3*9H2O. Método II: La pasta para obtener la película de ZnO es modificada superficialmente, es decir, se agrega unas gotas de la solución del precursor Al(NO3)3*9H2O en diferentes molaridades a la superficie de la película de ZnO. En ambos procedimientos se hicieron las siguientes caracterizaciones: el DRX para comprobar la red cristalina del ZnO; el SEM para observar la morfología tipo rod de la muestra y con un tamaño promedio del grano de 90 nm, también se observó la nanoporosidad de las muestras; el UV Vis para comprobar el espectro de absorción del colorante que se encuentre en la región visible; el EDS para comprobar la presencia del Aluminio y el Zinc, el IPCE para medir la eficiencia cuántica (máximo 13% en el método I y 8% en el método II); el I-V para determinar la eficiencia de la celda (0,39% en el método I y 0,43 en el método II) y el EIS que permite determinar los parámetros; tiempo de vida media del electrón, tiempo de transporte del electrón, resistencia de la interface ZnO/colorante/electrolito, resistencia de la película, comportamiento capacitivo de la celda, los cuales son datos importantes que permiten conocer rápidamente, los procesos químicos y electroquímicos de las celdas.