INVESTIGADORES
VALDES Matias Hernan
congresos y reuniones científicas
Título:
DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN DE DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS BASADOS EN EL ARMAZÓN METALORGÁNICO MIL-125-NH2 y Cu2ZnSnS4.
Autor/es:
YESICA DI IORIO; MATÍAS VALDÉS, MARÍA ALEJANDRA FRONTINI, ALBERT GOOSSENS Y MARCELA VÁZQUEZ; MARIANA BERRUET; MARCELA VAZQUEZ; MATÍAS AGUIRRE
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Congreso; SAM-CONAMET 2022; 2022
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Materiales
Resumen:
Las películas de kesterita (Cu2ZnSnS4, (CZTS)) son promisorias como capas absorbentes de la radiación solar tanto en dispositivos fotovoltaicos como en fotocatálisis debido a la abundancia natural de sus precursores. Sin embargo, las eficiencias de conversión foto-eléctrica en celdas solares son muy inferiores en relación a la tradicional calcopirita. Las principales causas radican en deficiencias en la captación de luz y recolección de portadores de carga [1]. Un enfoque eficaz para mejorar la absorción y aumentar la recolección es emplear una estructura interconectada o porosa de la unión n-p para maximizar la superficie de interacción y el camino óptico interno; lo que resultaría en incrementos de la eficiencia. Los armazones metalorgánicos (MOFs) son materiales híbridos porosos formados por redes ordenadas jerárquicamente con propiedades modulables que se han utilizado ampliamente en catálisis, almacenamiento, separación de gases, drug delivery, etc [2]. En particular, el MIL-125-NH2 (un armazón basado en titanio y ácido 2-aminotereftalico) es un semiconductor tipo n de fácil obtención que da como resultado un estado de separación de cargas al ser excitado con luz visible [3], mientras que su orden estructural lo posiciona como un material adecuado para actuar como capa transportadora de cargas. Tales características podrían ser muy beneficiosas en el diseño de celdas solares y sensores fotoelectroquímicos [3, 4]. Esta presentación se basa en el diseño, caracterización y evaluación de la respuesta fotoeléctrica de celdas solares de estado sólido explotando por primera vez la interacción de nanopartículas de CZTS con MIL-125-NH2.El armazón metalorgánico MIL-125-NH2 se obtuvo a través de una síntesis solvotermal que consiste en el tratamiento térmico a 150 °C durante 16 horas de la mezcla de reacción conteniendo los precursores (isopropóxido de titanio y ácido amino tereftálico) en dimetilformamida: metanol en proporción volumétrica de 9:1. Para la síntesis de nanopartículas de CZTS se disolvieron las sales de los cationes precursores (CuCl2, ZnCl2 y SnCl2) en oleilamina a 240°C en un balón de 3 bocas, e inyectando rápidamente el precursor azufrado bajo atmosfera de N2. Luego de 30 minutos de reacción, la suspensión se trata con una mezcla de tolueno:etanol y se separó el sólido por centrifugación.La morfología, estructura cristalina y composición química se analizaron complementando técnicas de SEM/EDS, DRX y espectrometría Raman, respectivamente. Las partículas del MOF presentaron morfología de discos de 620 nm en su sección de mayor longitud mientras que el CZTS presentó un tamaño medio de cristalito de 8 nm. Los prototipos se prepararon empleando vidrio conductor como sustrato (FTO), recubierto con una capa delgada de TiO2 (