Caracterización de Materiales Nanoestructurados para Aplicaciones Fotovoltaicas: Dispersión y Propiedades de Transporte

Se estudiaran nanohilos de ZnO sensibilizados con distintos semiconductores (p.e. CdS, Cu2O y CdTe). Las propiedades que estas estructuras presentan los vuelven promisorios candidatos a utilizarse para la generación de energía solar fotovoltaica. En los últimos años, la generación fotovoltaica ha presentado la mayor tasa de crecimiento entre las demás fuentes de generación de energía renovable. También, presenta varias ventajas estratégicas en comparación con sus competidoras: 1. Convierte directamente la radiación solar en electricidad. 2. No funcionan a altas temperaturas ni generan polución de ningún tipo al operar. 3. Los módulos suelen tener vidas útiles que se extienden por años. El principal problema que esta tecnología enfrenta para su masificación es la baja eficiencia en la conversión de energía. Buscando una solución se ha investigado intensamente en nuevos materiales que permitan desarrollar celdas solares más eficientes. También, se ha intentado usar otras tecnologías en el diseño y la arquitectura de la celda que permitan una mejor captura de los portadores de carga generados. En este contexto es que los materiales nanoestructurados (es decir, aquellos materiales que sin importar la forma que presenten tienen alguna de sus dimensiones características del orden de los nanómetros p.e. Nanohilos y Nanopartículas) están siendo ampliamente estudiados debido a sus muy interesantes y novedosas propiedades físicas. Si nos enfocamos en las aplicaciones de estos materiales al campo de las celdas fotovoltaicas tendremos que la morfología de NH ofrece varias ventajas por sobre la tradicional arquitectura de celdas. También, se ha intentado mejorar la eficiencia de este tipo de dispositivos aumentando el recorrido libre medio de los fotones en el interior de la celda intentando así, aumentar la absorcion de fotones posible. Una opción interesante consiste en mejorar las propiedades de reflectividad y scattering de la luz tanto en las superficies como en el interior del material. Se trabajará especialmente estudiando las propiedades de dispersión de luz en los distintos materiales, buscándose comprender el comportamiento de la luz al incidir y atravesar los distintos materiales. También, se busca modificar la geometría de la celda o los materiales activos, para que se optimice el proceso de cosecha de portadores de carga. Los nanohilos permiten que la absorción óptica se de a lo largo del nanohilo mientras que el transporte de los portadores de carga se da en la dirección radial. Para explotar estos materiales es necesario comprender la dinámica de los portadores de carga en su interior. El objetivo será caracterizar el desempeño de estos materiales en condiciones similares a las del funcionamiento de las celdas solares. Se pondrá en marcha un sistema para la utilización de la técnica de IMVS (Intensity Modulated Photovoltage Spectroscopy) que permite determinar los tiempos de vida de los portadores de carga y la dinámica de los mismos en el interior de las distintas muestras en estudio. Las actividades tendrán lugar en las instalaciones del Grupo de Física del Estado Sólido del Instituto de Física de Facultad de Ingeniería y de ser posible mediante las colaboraciones internacionales que este mantiene.