Fabricación de fotoánodos basados en nanotubos de TiO2 sensibilizados con puntos cuánticos de cds/cdte para generar energía eléctrica en celdas solares

Abstract

Nanotubos de TiO2 (TNT) verticalmente alineados de diferentes longitudes y diámetro de poro fueron sintetizados mediante anodización electroquímica de Ti en una solución de fluoruro de amonio en una mezcla etilenglicol/agua, variando el tiempo de anodización a 2.0, 2.5 y 3.0 h. Se realizó una segunda anodización con el propósito de formar una capa amorfa entre los TNT y el sustrato metálico, la cual fue disuelta por tratamiento químico para obtener membranas semiconductoras transparentes. Las membradas de TNT fueron depositadas sobre vidrio conductor ITO utilizando un sol de B-TiO2. La morfología, la composición química y las especies presentes en el material fueron determinadas por microscopia electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM), y espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos (XPS); además sus propiedades fotoelectroquímicas fueron estudiadas por mediciones de fotopotencial y fotovoltamperometría bajo luz visible. Al aumentar el tiempo de anodización, la longitud y diámetro de poro de los TNT se incrementó. Los TNT obtenidos a 2.5 h presentaron la mayor fotocorriente debido a la presencia de los estados donores Ti3+ por un codopaje de N y F mejorando el transporte de electrones fotogenerados. El fotoánodo de TNT con las mejores propiedades fotoelectroquímicas fue sensibilizado con CdS por el método SILAR y, por otro lado, con puntos cuánticos de CdTe preparados por síntesis coloidal, por inmersión a 2, 4 y 6 h. El fotoánodo TNT/CdS fue sensibilizado con CdTe durante 4 h de inmersión. Una vez evaluados los materiales antes mencionados, se preparó un fotoánodo TNT/CdS/CdTe para mejorar la eficiencia de conversión bajo AM 1.5G de iluminación solar simulada.