Síntesis de nanopartículas de dióxido de titanio asistida por microondas para su aplicación en celdas solares

ARMANDO CONTRERAS QUEZADA

Resumen Nanopartículas de dióxido de titanio fueron obtenidas a través del calentamiento asistido por método de microondas. Caracterización UV-vis por reflectancia difusa fue usada para el cálculo del gap de energía, logrando obtener valores de 3.28-3.30 eV. Los patrones de difracción de rayos x mostraron que la orientación preferencial de las nanopartículas se da en el plano (101), la fase presente es anatasa pura y cristalina a baja temperatura. El tamaño de cristal fue obtenido con la ecuación de Scherrer, para síntesis realizadas a 180 °C con fuente Isopropoxido de Ti el tamaño de cristal fue de 9 nm y con fuente Butóxido de Ti de 7.37 nm, para las dos fuentes a 200 °C el tamaño de cristal se encontró en 10.55-19.88 nm. Las imágenes de SEM mostraron la morfología de las nanopartículas en forma de granos cuadrados distorsionados con un buen control en el tamaño y homogeneidad. El análisis de propiedades ópticas para los depósitos de películas realizadas de las nanopartículas para su aplicación en celdas solares híbridas fue realizado por UV-Vis, %T en películas se encuentra alrededor de un 80% y %R menor al 5% para depósitos realizados con nanopartículas de TiO2 obtenidas por microondas, con la solución preparada a baja concentración. Para conocer el espesor de las películas fue necesario utilizar equipo de Perfilometría y la caracterización eléctrica de las celdas solares híbridas se realizó en un equipo de simulador solar, la mayor eficiencia obtenida por contacto de las celdas es de 5.77 %, con TiO2-cp sonicado (cp-capa compacta) y nanopartículas sin tratamiento TiO2-np (np-nanopartículas).

Abstract Nanoparticles of titanium dioxide were obtained through microwave-assisted heating. The UV-vis characterization by diffuse reflectance was used to calculate the band gap, obtaining values of 3.28-3.30 eV. The X-ray diffraction patterns showed that the preferential orientation of the nanoparticles is given in the plane (101), the present phase is pure anatase and crystalline at low temperature. The crystal size was obtained with the Scherrer equation, for synthesis carried out at 180 °C with Ti-Isopropoxide source, the crystal size was 9 nm and with Ti-Butoxide source of 7.37 nm, for the two sources at 200 °C the crystal size was found of 10.55-19.88 nm. The SEM images showed the morphology of the nanoparticles in the form of distorted square grains with good control in the size and homogeneity. The analysis of optical properties for film deposits made of nanoparticles for application in hybrid solar cells was carried out by UV-Vis, % T in films is around 80% and % R less than 5% for deposits made with TiO2 nanoparticles obtained by microwaves, with the solution prepared at low concentration. To know the thickness of the films it was necessary to use equipment of Profilometry and the electrical characterization of the hybrid solar cells was carried out in solar simulator equipment, the highest efficiency obtained by contact of the cells was of 5.77%, with sonicated TiO2-cp (cp-compact layer) and nanoparticles without TiO2-np treatment (np-nanoparticles).

Tipo de documento: Tesis de maestría

Formato: Adobe PDF

Audiencia: Investigadores

Audiencia: Maestros

Idioma: Español

Área de conocimiento: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Campo disciplinar: CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Nivel de acceso: Acceso Abierto