Nuevos nanocompósitos para celdas solares poliméricas: simulación, preparación, caracterización y evaluación de desempeño

Abstract

En este trabajo se estudió la simulación, preparación, caracterización y evaluación de desempeño de materiales constitutivos de electrodo y capa activa en celdas solares poliméricas. Primeramente, se llevó a cabo la preparación, caracterización y simulación de puntos cuánticos inorgánicos y orgánicos, más específicamente de TiO2 y grafeno. Se evaluaron teóricamente los efectos de las vacancias y dopados, con el fin de tener una mayor aproximación a lo experimental. Los mismos, fueron empleados como nanocompósitos para capa activa en celdas solares poliméricas, en sistemas donor:aceptor, PVK:TiO2 y P3HT:GQD. También se prepararon nanocompósitos de PEDOT:PSS y MWCNTs como electrodos para las celdas solares poliméricas. Las caracterizaciones estructurales fueron llevadas a cabo con diferentes técnicas, donde se destaca la difracción de rayos X de polvo para identificar diferentes ordenamientos cristalinos, la espectroscopía Raman que permite identificar diferentes modos vibracionales, siendo muy importante para los sistemas poliméricos. También se realizaron medidas de espectroscopía UV Vis para estudiar sus propiedades ópticas y se realizaron medidas de impedancia con el fin de evaluar el desempeño eléctrico de los diferentes nanocompósitos. En lo que respecta al electrodo, a través de la microscopía Raman confocal en el plano y fuera del plano se observaron cambios estructurales del polímero, en la interfaz con el ITO y en la cercanía a los MWCNTs, y se pudo correlacionar estas modificaciones con el transporte eléctrico. Los mejores nanocompósitos estudiados en este sentido, fueron los que tenían bajos porcentajes de MWCNTs, los cuales mejoran sus propiedades eléctricas en comparación con el polímero sin dopar. En cuanto a los nanocompósitos preparados para la capa activa, se observa una buena interacción entre el donor y aceptor, y se detectaron cambios en sus propiedades eléctricas que conducen a concluir que pueden ser unos buenos sistemas para ser utilizados como capa activa de celdas solares poliméricas. Los resultados de esta tesis son prometedores para continuar con esta línea de investigación a futuro.