Estudio del efecto del potencial en la deposición electroquímica de seleniuro de mercurio-cadmio sobre titanio y su implicación para su uso en celdas solares

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dc.contributor.advisorMeléndez Reyes, Ángel Manuel
dc.contributor.advisorGodoy Alarcón, Erika Viviana
dc.contributor.authorDurán Uribe, Édgar Stiven
dc.date.accessioned2023-04-06T12:53:44Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-06T12:53:44Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractLa producción de energía solar está en aumento, por lo que es necesario desarrollar fotoánodos a un bajo costo y con altas eficiencias de conversión. Así, a partir del comportamiento electroquímico de soluciones acuosas de HgII, CdII y SeIV, se determinaron las condiciones de potencial y temperatura para depositar sobre Ti cinco distintas películas delgadas de Hg1-xCdxSe. Estas fueron obtenidas potenciostáticamente entre -0.56 y -0.64 V vs Ag|AgCl|3M KCl durante 180 s a una temperatura de 40°C. Con la finalidad de incrementar su cristalinidad estas fueron recocidas a 200°C en atmósfera inerte. Las películas fueron caracterizadas por difracción de rayos X con incidencia rasante, microscopía electrónica de barrido con análisis elemental por EDS, espectroscopia de reflectancia difusa, y espectroscopia de fotoelectrones inducida por rayos X (XPS). Todos los materiales sintetizados cristalizaron en una estructura hexagonal, con una morfología globular y tienen una brecha de energía prohibida cercana 1.18 eV. La fracción molar (x) de Cd en el calcogenuro varió con el potencial de deposición entre 0.79 y 0.85; además, a medida que la fracción molar de Cd aumenta el tamaño de cristalito disminuye. Por otra parte, se determinaron sus propiedades semiconductoras, fotoelectroquímicas y estabilidad usando el par redox Fe(CN)63-/Fe(CN)64-, con el fin de evitar su fotodisolución. Así, se encontró por medidas de potencial de circuito abierto y voltamperometría con iluminación interrumpida que las películas tienen una semiconductividad tipo n. La correlación entre los transitorios de fotocorriente y las medidas de XPS mostraron que en los ciclos de oscuridad el SeO2 es reducido, el cual es el resultado de la oxidación de las películas (por el oxígeno del aire) obtenidas a los potenciales menos negativos. Esto muestra que cambiando la fracción molar de Cd se puede modificar la eficiencia cuántica y la estabilidad del calcogenuro para su aplicación en celdas solares.
dc.description.abstractenglishThe production of solar energy is increasing; hence, it is necessary to develop low-cost photoanodes with high conversion efficiencies. Based on the electrochemical behavior of HgII, CdII, and SeIV aqueous solutions, the potential and temperature conditions for depositing five different thin films of Hg1-xCdxSe on Ti were determined. These films were obtained potentiostatically between -0.56 and -0.64 V vs Ag|AgCl|3M KCl for 180 s at 40°C. To increase their crystallinity these materials were annealed in an inert atmosphere at 200°C. The films were characterized by grazing incidence X-ray diffraction, scanning electron microscopy with EDS elemental analysis, diffuse reflectance spectroscopy, and X-ray induced photoelectron spectroscopy (XPS). All synthesized materials crystallized in a hexagonal structure, with a globular morphology and they have a band gap of 1.18 eV. The mole fraction (x) of Cd in the chalcogenides varied with the deposition potential between 0.79 and 0.85; furthermore, the mole fraction of Cd increases as the crystallite size decreases. On the other hand, their semiconductivity, photoelectrochemical and stability properties were determined using the redox couple Fe(CN)63-/Fe(CN)64-, in order to avoid its photo dissolution. It was found by open circuit potential and chopped light voltammetry the films have an n-type semiconductivity. The correlation between photocurrent transients and XPS measurements showed that in dark cycles SeO2 is reduced, which is the result of oxidation of the films (by oxygen in the air) obtained to the less negative potentials. Therefore, changing the mole fraction of Cd can be modify the quantum efficiency and stability of mercury-cadmium selenide for its application in solar cells.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Metalúrgico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/13687
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Metalúrgica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectElectrodeposición
dc.subjectCalcogenuro
dc.subjectPelícula Semiconductora
dc.subjectFotoelectroquímica
dc.subjectEnergía fotovoltaica
dc.subject.keywordElectrodeposition
dc.subject.keywordChalcogenide
dc.subject.keywordSemiconductor Film
dc.subject.keywordPhotoelectrochemistry
dc.subject.keywordPhotovoltaic Energy
dc.titleEstudio del efecto del potencial en la deposición electroquímica de seleniuro de mercurio-cadmio sobre titanio y su implicación para su uso en celdas solares
dc.title.englishStudy of the effect of potential on the electrochemical deposition of mercury-cadmium selenide on titanium and its implication for its use in solar cells
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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