Esdras Josué Canto Aguilar
Ingeniero Químico
Procesos
2007-2011
Tesis Profesional
Resumen:
La necesidad de generar celdas solares
fotoelectroquímicas eficientes y con menores costos de producción implica la
optimización tanto de los pasos de su elaboración como los métodos y
componentes utilizados. El electrodepósito es una técnica que promete relativa
facilidad y bajos costos, aunado a la posibilidad de obtener la película del
óxido metálico a una temperatura baja. Muchos óxidos pueden ser depositados
electroquímicamente y existe algo de control sobre su porosidad. Este trabajo se
centra en el estudio del electrodepósito
de películas delgadas de Zn metálico desde un baño electrolítico de ZnCl2
y su subsecuente transformación en óxido de zinc (ZnO), como método para la
obtención de capas mesoporosas nanoestructuradas con aplicaciones en celdas
solares sensibilizadas con colorante. Se estudia el efecto que variables como la temperatura, concentración de la especie
electroactiva, concentración del electrolito de soporte y la incorporación de aditivos orgánicos como
el PEG, PVP y Eosina Y. Se logró identificar la región de
depósito de ZnO mediante voltametría cíclica de baños de ZnCl2 con
20 min de burbujeo previo de O2, con y sin presencia de aditivos
como el PVP, PEG y Eosina Y, así como el efecto que tiene la temperatura y el
cambio de concentración de la especie electroactiva en el baño sobre esta
región. El uso de PVP en los baños electroquímicos utilizados para obtener los
electrodepósitos, tiene un efecto catalítico
en las reacciones, al obtenerse corrientes más negativas al mismo voltaje, en el rango de reducción de
nuestras especies químicas de interés, en comparación a un baño sin aditivos. La
presencia de PVP en los baños electroquímicos permite obtener películas de ZnO
que cumplen con los requerimientos de homogeneidad así como resistencia
estructural necesarios para sus aplicaciones en dispositivos fotovoltaicos. Se observó
una dependencia entre las morfologías obtenidas en las películas con respecto a
la densidad de corriente utilizada para electrodepositar dichas películas. Las
morfologías obtenías al usarse densidades de corriente de -0.5 y -1.0 mA/cm2
presentan una mayor capacidad de adsorber moléculas de tinte sobre sí, que la
observada en las películas obtenidas a densidades de corriente de -2.0 mA/cm2.
Finalmente, se obtuvieron capas
nanoestructuradas mesoporosas de ZnO mediante electrodepósito, así como la
construcción de DSSC’s con eficiencias apreciablemente alentadoras para este
material.
Asesor externo: Dr. Gerko Oskam
(CINVESTAV, Unidad Mérida)
Asesor interno: Ing. Ángel Armando Pantí Canché
Revisores: Ing. Enrique Eduardo Peraza González
MC. Oscar Salvador Aguilar
Ing. Ana Rosa Cuevas Sosa
Para citar:
Canto Aguilar, E.J. (2012). Electrodepósito
de películas de ZnO para aplicación en celdas solares sensibilizadas por
colorantes. [CD-ROM]. Tesis de Licenciatura. Instituto Tecnológico de
Mérida. Mérida, Yucatán, México.
Publicada 27 de junio de 2012.
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