Estudio de la influencia de la adición de nanopartículas en la capa p3ht:pcbm para aplicaciones en celdas solares orgánicas

Abstract

El presente trabajo se centra en estudiar la influencia de la adición de nanopartículas en la capa P3HT:PCBM con el objetivo de evaluar su impacto en sus propiedades optoelectrónicas. Para este efecto se propone una metodología orientada a su uso en celdas solares orgánicas para estimar cuánto se pueden aumentar las fotocorrientes mediante la adición de nanopartículas en la mezclaP3HT:PCBM.Para ello se emplearon diversos materiales y concentraciones de nanopartículas, así mismo fue necesario el diseño, fabricación y caracterización de un óxido conductor transparente (TCO) con los requerimientos específicos para ser implementado en una celda solar orgánica y poder estimar así la densidad de fotocorriente en su capa activa, al ser añadidas las nanopartículas. El efecto de la variación de la concentración de nanopartículas sobre las propiedades opto-eléctricas y morfológicas de estas películas se analizó mediante el uso de varias herramientas de caracterización como microscopía de fuerza atómica (AFM), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia UV-Vis, análisis de fotoluminiscencia, entre otros. Para estimar la contribución de la variación de la absorción óptica, se calcularon las fotocorrientes teóricas generadas para estas películas como capas activas utilizando una ecuación de densidad de flujo fotónico. Con esta metodología es posible estimar la cantidad de energía que puede ser recolectada con una determinada concentración de nanopartículas, posibilitando así estimar la cantidad de energía que se puede obtener con una concentración y composición determinada de nanopartículas. Se obtuvieron mejoras de hasta un 26% en comparación con las películas sin nanopartículas añadidas.