Estudio de la bicapa ZnO/TiO2 para su uso como capa transportadora de electrones en celdas solares híbridas basadas en compuestos con estructura tipo perovskita

Abstract

Con este proyecto de tesis se contribuyó al desarrollo de nuevos materiales usados en la fabricación de celdas solares de bajo costo y bajo impacto ambiental, el cual hace parte integral de un programa iniciado recientemente en el Grupo de Materiales Semiconductores y Energía Solar (GMS and ES) del departamento de Física de la facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia. En este trabajo de investigación se contribuyó específicamente en aspectos relacionados con la obtención de condiciones de síntesis de películas delgadas de Óxido de Zinc (ZnO) y de Dióxido de Titanio (TiO2) crecidas por spray pyrolysis y en la optimización de sus propiedades ópticas, eléctricas, estructurales y morfológicas mediante correlación de parámetros de síntesis con resultados de caracterización usando técnicas experimentales tales como espectroscopia UV-VIS-NIR, Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS), Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), conductividad en dependencia de la temperatura y difracción de rayos-X (XRD). Las películas delgadas de ZnO y TiO2 serán usadas posteriormente en la fabricación de solares basadas en compuestos híbridos orgánico/inorgánicos con estructura perovskita que están siendo intensivamente investigadas a nivel mundial. Adicionalmente se evaluó el potencial uso de la bicapa TiO2/ZnO como capa transportadora de electrones (ETL) en celdas solares híbridas basadas en el compuesto metal-orgánico CH3NH3PbI3 con estructura perovskita.

Abstract: With this thesis project it was contributed to the development of new materials used in the manufacture of solar cells of low cost and low environmental impact, which is integral part of a program recently initiated in the Group of Semiconductor Materials and Solar Energy (GMS and SE) of the of Physics Department of the Universidad Nacional de Colombia. In this work we contributed specifically in aspects related to obtaining conditions of synthesis of thin films of Zinc Oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO2) grown by spray pyrolysis and the optimization of its optical, electrical, structural and morphological properties, through correlation of synthesis parameters with results of characterization using experimental techniques such as spectroscopy UV-VIS-NIR, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Atomic Force Microscopy (AFM), conductivity in dependence of temperature and X-Ray Diffraction (XRD). The thin films of ZnO and TiO2 will be used later as ETL layer (electron transport layer) of solar cells based on hybrid organic/inorganic compounds with structure perovskite, which are being intensively investigated worldwide. Additionally, it was evaluated the potential use of the bilayer TiO2/ZnO as ETL layer in hybrid solar cells based on the compound metalorganic CH3NH3PbI3.