Síntesis y caracterización de perovskitas hibridas de bismuto con nuevos cationes alternativos y su potencial aplicación en celdas solares

Román Vázquez, Mabiel (2019) Síntesis y caracterización de perovskitas hibridas de bismuto con nuevos cationes alternativos y su potencial aplicación en celdas solares. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El uso intensivo de la energía trae repercusiones al medio ambiente, ya que para su generación se utilizan materias primas orgánicas que al ser procesadas tienen como subproductos emisiones de gases a la atmosfera en su mayoría. Esto muestra la necesidad urgente de contar con fuentes alternas de energías que sean preferentemente renovables, limpias y económicas; como la eólica, la hidroeléctrica y la solar. Esta última se puede aprovechar a través de un medio el cual consiste en un material que absorbe fotones de la radiación solar y posteriormente emite electrones, los cuales se desplazan intercambiando posiciones y produciendo una corriente eléctrica, este dispositivo se conoce como celdas solar. El principal reto de estas celdas solares es sustituir el metal con propiedades tóxicas ya que provoca en el organismo daño a los riñones, al cerebro entre otros, y en el medio ambiente causa en gran concentración en agua, perturbaciones en el fitoplancton que es una fuente importante de producción de oxígeno en los océanos, la presencia de plomo o estaño en estos materiales plantea importantes preocupaciones hacia el medio ambiente. En la búsqueda de un metal que se adapte a la estructura tipo perovskita se encontró que el Bi3+ cumple con el radio iónico necesario para poder adaptarse a esta estructura cristalina, teniendo un radio menor al Pb y Sn, además de esto se han encontrado reportes de estructuras cristalinas tipo perovskita con Bi en los cuales se ha realizado un estudio de estabilidad, demostrando que la inserción de esta perovskita como capa activa dentro de la estructura de una celda solar mejora la estabilidad ya que no se degrada tan rápido como sus análogos basados en Pb o Sn. En este proyecto se realizó la síntesis de una IV perovskita basada Bi3+ y en el catión imidazol (C3N2H5) + , para su potencial aplicación como capa activa dentro de una estructura de celda solar, el método de síntesis fue mediante cantidades estequiométricas de los precursores en ultrasonido por 30 min para su posterior cristalización, esta perovskita fue caracterizada mediante las técnicas de RMN 1H y RMN 13C, UV-Vis, FTIR, DTA/TG y XRD, demostrando así la obtención de la estructura cristalina. En la aplicación dentro de la celda solar como capa activa se optó por una celda con estructura “Vidrio FTO/TiO2/Perovskita/SpiroOMeTAD/Ag”, hasta el momento no hay flujo de electrones, lo cual significa que la celda se encontraba en cortocircuito.

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