Estudio de la electrodeposición de semiconductores tipo-p de bajo costo para la confección de celdas solares de película delgada y ETA

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2019

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Universidad Técnica Federico Santa María
Universidad de Valparaíso

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La presente tesis de investigación se centra en el estudio de la electrodeposición de semiconductores tipo-p de bajo costo, para la confección de celdas solares fotovoltaicas. Estas celdas, se construyeron en base a dos configuraciones estructurales. La primera configuración consiste en un dispositivo solar de película delgada o thin-films solar cells (TF-SC), en estado sólido y de heterounión p-n, en base a una película de Cu2O (tipo-p) y otra de ZnO (tipo-n), ambas preparadas por electrodeposición. En la segunda configuración, se confeccionó un dispositivo solar de película absorbente extremadamente delgada y nanoestructurado o extremely thin absorber layer solar cells (ETA-SC), en estado sólido y de heterounión p-i-n, en base a una capa y nanocolumnas de CuSCN (tipo-p), una capa absorbente extremadamente delgada o extremely thin absorber layer (ETA) y una capa de ZnO (tipo-n). El dispositivo de configuración “TF-SC” de estructura FTO/ZnO/Cu2O, se construyó a partir de la electrodeposición de una película delgada de ZnO sobre electrodos de vidrio conductor de óxido de estaño (IV) dopado con flúor (Vidrio/SnO2:F) o fluorine doped tin oxide glass (Vidrio/FTO), denominado simplemente como FTO, seguida de la electrodeposición de una película de Cu2O. El ZnO fue electrodepositado a partir de disoluciones acuosas de nitrato de zinc y en ausencia de oxígeno molecular. Por otra parte, el Cu2O fue electrodepositado a partir de disoluciones no acuosas de DMSO y en presencia de oxígeno molecular. El dispositivo de configuración “ETA-SC” de estructura FTO/CuSCN/Cu2O/ZnO, se construyó a partir de la electrodeposición de una capa semilla de CuSCN sobre electrodos de FTO, seguida de la electrodeposición de nanocolumnas de CuSCN sobre la capa semilla, seguida de la electrodeposición de una capa ETA de Cu2O y finalmente seguida de la deposición por método químico de una película de ZnO. La capa semilla y nanocolumnas de CuSCN fueron electrodepositados desde disoluciones acuosas, utilizando ligandos adecuados para evitar la electrodeposición de Cu metálico. Por otra parte, el Cu2O fue electrodepositado a partir de disoluciones de DMSO y en presencia de oxígeno molecular y la capa de ZnO fue obtenida a partir de nanopartículas de ZnO. Los depósitos se caracterizaron por medio de técnicas de difracción de rayos-X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de dispersión de energía (EDS), microscopía electrónica de transmisión (TEM), medidas de absorción UV-Vis y medidas de capacitancia para la obtención de los gráficos de Mott-Schottky. Por otra parte, los dispositivos fotovoltaicos se caracterizaron a través de un simulador solar para determinar factores de eficiencia de conversión de energía, como la eficiencia de conversión máxima de la celda solar (η) y el factor de llenado (FF).

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ENERGIA SOLAR, DISPOSITIVOS FOTOELECTRONICOS, ELECTROQUIMICA

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