Síntesis y caracterización de películas delgadas de PZT dopadas con nanopartículas de plata para aplicaciones fotovoltaicas

DI MARCO, M. BELÉN; ROLDAN, M. VIRGINIA; SANTIAGO, M. LUZ; PELLEGRI, NORA; STACHIOTTI, M. G.

Jornada; 4ta Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica; 2019

Los materiales cerámicos de tipo zirconato-titanato de plomo (PZT) son ampliamente utilizados debido asus excelentes propiedades ferroeléctricas y piezoeléctricas. Recientemente, también han sido estudiadospara su utilización en energía solar. En este tipo de materiales, conocidos como ferroeléctricosfotovoltaicos (FE-PV), puede generarse una respuesta fotovoltaica estacionaria en la dirección de lapolarización, siendo la magnitud del fotovoltaje proporcional a la magnitud de la polarización eléctrica y ladistancia entre los electrodos. Sin embargo, su baja eficiencia ha dificultado su aplicación.Afortunadamente, se ha reportado un importante incremento de las respuestas ferroeléctrica (polarizaciónremanente) y fotovoltaica (fotocorriente) en películas delgadas de PZT mediante el dopaje connanopartículas de Ag y Ag2O.En este trabajo se estudió la incorporación de nanopartículas de plata en películas delgadas dePbZr0.52Ti0.48O3. Las nanopartículas, de tamaño medio ≈ 4nm, se sintetizaron a partir de la reducción químicade AgNO3 en etanol, utilizando el polímero PVP como estabilizante. Para la síntesis de las películas delgadasse utilizó un método de depósito de solución en fase líquida (CSD) por Spin-Coating, utilizando una técnicaSol-Gel modificada empleando acetoin como agente quelante. Se prepararon cuatro muestras con distintadisposición de las NPs en la matriz de PZT, según el siguiente esquemaEn todos los casos se obtuvieron películas delgadas de PZT en fase perovskita, libres de fasessecundarias. Las propiedades dieléctricas del material no resultaron afectadas significativamente por lainclusión de las Ag-NPs. Las muestras presentaron ciclos de histéresis saturados a 50 Hz. Se encontró que eldopaje de las películas delgadas mediante incorporación de Ag-NPs en el volumen del material incrementaconsiderablemente la respuesta ferroeléctria del PZT y genera, además, una orientación preferencial (100).El análisis de las propiedades ópticas reveló un incremento del coeficiente de extinción de las muestras alincrementar la concentración de plata presente en las mismas, a longitudes de onda mayores a λ ≈ 350 m.En todos los casos el valor medido para el bandgap fue Eg ≈ 3.8 eV. Queda aún pendiente el análisis de laspropiedades fotovoltaicas.