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Celdas solares basadas en películas de dióxido de titanio
sensibilizado y modificado con óxido de aluminio
H. Alarcón, A. Hagfeldt, M.M. Gómez
CELDAS SOLARES
BASADAS EN PELÍCULAS
DE DIÓXIDO DE TITANIO
SENSIBILIZADO Y MODIFICADO
CON ÓXIDO DE ALUMINIO
Primera edición
Enero, 2012
Lima - Perú
© H. AlarcónA. HagfeldtM.M. Gómez
PROYECTO LIBRO DIGITAL
PLD 0555
Editor: Víctor López Guzmán
http://www.guzlop-editoras.com/[email protected] [email protected] facebook.com/guzlopstertwitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú
PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)
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de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.
En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.
Lima - Perú, enero del 2011
“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor
X Simposio Peruano de Energía Solar
CELDAS SOLARES BASADAS EN PELICULAS DE DIOXIDO DE TITANIO
SENSIBILIZADO Y MODIFICADO CON OXIDO DE ALUMINIO
H. Alarcóna, A. Hagfeldtb y M.M. Gómeza
aFacultad de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), Lima, Perú bDepartamento de Físico Química, Universidad de Uppsala, Uppsala, Suecia
RESUMEN
Celdas solares nanocristalinas del tipo Grätzel fueron preparadas empleando películas fabricadas a partir de
dióxido de titanio comercial que fue modificado con óxido de aluminio y sensibilizado con colorante.
Para obtener el óxido de aluminio en la película del semiconductor se mezcló una determinada sal de aluminio
con polvo de dióxido de titanio nanocristalino en agua hasta obtener una mezcla homogénea. La mezcla
resultante fue depositada por el método del Dr. Blading sobre un sustrato conductor y sometida a una presión de
600 Kg /cm2 para conseguir el contacto eléctrico entre las partículas del semiconductor así como una cierta
adherencia de la película al sustrato.
Se estudio la influencia en los parámetros de celda solar, así como la caracterización de la eficiencia en la
conversión fotón incidente-corriente que originan dos sales de aluminio empleadas separadamente y en
diferentes concentraciones. Se obtuvo que utilizando nitrato de aluminio para la preparación de la mezcla con el
semiconductor se produjeron celdas solares que presentaron una eficiencia 25% mayor que aquellas celdas
preparadas sólo empleando TiO2 sensibilizado, además se observó que la eficiencia en la conversión fotón
incidente-corriente fue de 0.80 para un λ=550 nm y de 0.35 para un λ=700 nm.
INTRODUCCION
La tecnología de celda solar sensibilizada es una
interesante y no muy cara alternativa que viene
siendo estudiada intensamente desde inicios de los
años 90 [1-4]. El presente trabajo sigue el estudio
de obtención de substratos delgados por el método
de compresión a temperatura ambiente , las
nanopartículas de Dióxido de titanio son prensadas
sobre un vidrio semiconductor, la presión usada es
de 600 Kg / cm2 las cuales son usadas como
electrodos en las celdas solares [3].Los estudios
iniciales están relacionados con la fabricación de
celdas con óxidos que puedan ser coloreados y que
tengan un band gap adecuado para que la absorción
de la luz solar pueda generar corriente y pueda
actuar como una celda solar , uno de los óxidos mas
usados es el Oxido de Titanio que cumple con este
requerimiento, precisamente para mejorar los
parámetros electroquímicos de la celda , se esta
buscando la forma de mejorar su eficiencia y como
consiguiente el voltaje y la corriente para ello se
realizo un recubrimiento de los nanoporos del
Oxido de Titanio con óxido de aluminio, el motivo
por el que se usa este Oxido de Aluminio es porque
reduce la recombinación existente en este
dispositivo [6,7].
El objetivo principal del presente trabajo es
encontrar la mejor vía para obtener este
recubrimiento planteándose para ello el uso de sales
de aluminio para este fin , en este caso se usaron
dos tipos de sales estos son: el cloruro de aluminio
y el nitrato de aluminio, este recubrimiento nos
permitirá mejorar la eficiencia de la celda solar , el
X Simposio Peruano de Energía Solar
principal motivo por lo que se realiza este
recubrimiento es porque nos permite reducir la
recombinación existente en este tipo de
dispositivos, estas recombinaciones se presentan
tanto en la fase sólida como en la interfase sólido-
liquido, estas recombinaciones son producidas
cuando los fotones tienen contacto con el colorante
de la celda solar produciéndose el salto del electrón
de un nivel de menor energía LUMO (Low
Unoccupied Molecular Orbital) a otro de mayor
energía HOMO (Hight Occupied Molecular
Orbital).
El mecanismo propuesto para el paso del electrón a
través del óxido de aluminio hacia el dióxido de
titanio es por efecto túnel esto se produce cuando el
electrón tiene una velocidad capaz de atravesar la
barrera energética del oxido aislante, la posibilidad
del retorno de este electrón es mínima debido a que
su velocidad disminuye en el proceso anterior, en
este caso el oxido aislante actúa como una capa
bloqueadora lo que contribuye a que el proceso de
recombinación se reduzca considerablemente
(Fig1) . [5]
Se sugiere el siguiente proceso de acuerdo a
Kumara [6]: el colorante es adsorbido en la
superficie del Oxido de Aluminio y el electrón foto
excitado pasa al dióxido de titanio por efecto túnel
hacia la banda de conducción, la siguiente ecuación
muestra el posible mecanismo:
hν + Color-Al2O3 - TiO2 Color*- Al2O3-TiO2
Color – Al2O3- TiO2 (e -)
Es importante que la capa del oxido de aluminio sea
la adecuada de tal forma que permita el paso de los
electrones a través de ella hacia el dióxido de
Titanio , si es muy gruesa sería una resistencia al
paso de los electrones lo que conlleva a una
disminución de la eficiencia de la celda solar
BCC
S***
BC
So
BV BV
TiO2 Colorante Al2O3
Fig1. Diagrama de niveles de energía muestra el
paso del electrón de la molécula del
colorante excitado a través del Al2O3 por
efecto túnel hacia el TiO2 (S0 y S* son los
niveles excitados del colorante, BV y BC son
la banda de valencia y la banda de
conducción respectivamente)
El mas importante parámetro para una celda solar
es la eficiencia ,esto es obtenido por de la medida
de la corriente y voltaje características de la celda
entonces la eficiencia esta dada por [8]:
in
ocsc
PFFVJn =
donde es la integral de densidad de foto
corriente(corriente obtenida en una condición de
corto circuito de la celda dividida entre el área de la
celda)V es el voltaje del circuito abierto de la
celda , FF (fillfactor)es el factor de llenado de la
celda y es la intensidad de la luz incidente,
entonces los tres términos del numerador deben de
ser maximizados para mejorar la eficiencia
scJ
oc
inP
PREPARACION DE LAS CELDAS SOLARES
Las celdas solares se construyeron formando
sistemas laminares de dos electrodos. El electrodo
de trabajo consistía de una película de dióxido de
titanio nanocristalino que fue depositado por la
técnica del Dr. Blading [3]. Para ello se preparó
una mezcla acuosa de polvo comercial de
X Simposio Peruano de Energía Solar
nanoparticulas de TiO2 (Degussa P25) con muy
pequeñas cantidades de una determinada sal de
aluminio. Para homogenizar la mezcla se empleó
agitación mecánica durante dos minutos y agitación
ultrasónica durante 30 minutos. Las mezclas se
prepararon añadiendo sales de cloruro de aluminio
o nitrato de aluminio, los porcentajes de óxido de
aluminio se calcularon en función del dióxido de
titanio considerando que toda la sal de aluminio se
oxidó completamente.
La mezcla pastosa resultante se depositó sobre un
sustrato de vidrio precubierto con una película
delgada conductora transparente de SnO2:F que
poseía una resistencia de 8Ω/cm2. Para evaporar el
agua de la mezcla el electrodo de trabajo se expuso
a una temperatura de 20 °C por 2 horas luego fue
colocado entre dos placas de acero inoxidable y
sometido a una presión de 600 Kg/cm2 usando para
ello una prensa hidráulica [3]. Seguidamente el
electrodo se sinterizó a 537 °C durante 30 minutos
y se obtuvo un espesor promedio de 18.5 µm que
fue medido usando un profilometro Veeco Dektak
3. Finalmente la sensibilización del electrodo de
óxido de titanio modificado con óxido de aluminio
se consiguió sumergiéndolo en una solución
alcohólica 0,5 mM del colorante cis-
bis(isothiocyanato)-bis(2,2’bipiridil-
4,4’dicarboxylato) Ruthenium (II) bis-
tetrabutylammonium por un periodo de 12 horas
cuando el electrodo aún estaba caliente (80°C), el
exceso de colorante se retiró enjuagando la
superficie del electrodo con alcohol.
El contra electrodo fue obtenido aplicando una
solución 5mM de H2PtCl6 en isopropanol seco
sobre un substrato conductor transparente de
SnO2:F que luego fue sinterizado a una temperatura
de 380°C durante 10 minutos. La celda solar se
preparó uniendo el electrodo de trabajo y el contra
electrodo en forma de sándwich y depositando entre
ellos el electrolito constituido por una solución de
LiI (0.1M), I2 (0.1M), tetrabutylamonnium iodide
(0.6M) y 4-terbutylpyridine (0.5M) en acetonitrilo
[9]. Todo este sistema se selló con el plástico
Surlyn (Dupont) y el área caracterizada de la celda
solar fue de 1.5cm2 .
MEDIDAS DE LA EFICIENCIA EN LA
CONVERSION FOTON INCIDENTE-
CORRIENTE
Las medidas de la eficiencia en la conversión fotón
incidente corriente (Incident photon to current
efficiency - IPCE) fueron obtenidas usando una
lámpara de Xenón, se colocó un filtro óptico para
eliminar la radiación menor a 350nm, la radiación
monocromática incidente fue monitoreada in situ
usando una rejilla de haz automatizada. Los datos
fueron obtenidos usando un programa
computarizado Keithley 2400 [3].
La figura 2 muestra la fotorespuesta para películas
preparadas usando dióxido de titanio con diferentes
cantidades de nitrato de aluminio. Se observa que la
película obtenida con una mezcla de 0% de Al2O3
presenta un máximo de 0.65 a una longitud de onda
igual a 550 nm, mientras que la película fabricada
con 0.1% de Al2O3, muestra un aumento notorio de
la fotorespuesta a 0.80 a la misma longitud de onda.
Posteriores incrementos de Al2O3 resultan en
subsecuentes disminuciones en la fotorespuesta, así
la película preparada con una cantidad de 0.6% de
Al2O3 presenta una fotorespuesta ~0.75 mientras
que la película que posee 3.6% de Al2O3 muestra
una fotorespuesta máxima de 0.35 para una
longitud de onda de 550 nm. También se puede
observar que aun a 700 nm se obtiene una
fotoconversión de ~ 0.35 para la película obtenida
con una mezcla de 0.1% de Al2O3. Para esta misma
celda el máximo valor de la corriente integrada con
1.5 AM de luz solar fue 13.82 mA.
X Simposio Peruano de Energía Solar
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 8500.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
IPC
E
Longitud de Onda (nm)
0 % Al2O3(11.20mA) 0.1% Al2O3(13.82mA) 0.6% Al2O3(12.49mA) 3.6% Al2O3(6.70mA)
Fig. 2. Fotorespuesta de las celdas solares
preparadas partiendo de mezclas de dióxido
de titanio con nitrato de aluminio. Los
valores entre paréntesis son las corrientes
integradas para la luz solar 1.5AM.
Por otro lado la figura 3 muestra la fotorespuesta
para las mezclas realizadas usando dióxido de
titanio con diferentes cantidades de cloruro de
aluminio. En términos generales se observa una
tendencia similar a la mostrada en la figura anterior.
Sólo que la película que posee un 0.1% de Al2O3
muestra una fotorespuesta de 0.72 a una longitud de
onda de 550nm, mientras que la película preparada
con un 3.6% de Al2O3 alcanza sólo un máximo de
0.20 en la fotorespuesta a la misma longitud de
onda.
La figura 4 presenta la comparación entre la
fotorespuesta obtenida de las películas preparadas
utilizando dióxido de titanio y mezclas de dióxido
de titanio con nitrato de aluminio y dióxido de
titanio con cloruro de aluminio. Se observa
claramente que la presencia del óxido de aluminio
incrementa la fotorespuesta de la celda, sin
embargo cuando se emplea nitrato de aluminio para
obtener la celda solar se consigue un incremento de
0.15 con relación a la celda preparada sólo
empleando dióxido de titanio.
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 8500.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
IPC
E
Longitud de Onda (nm)
0 % Al2O3(11.25mA) 0.1% Al2O3(12.3mA) 0.6% Al2O3(12.2mA) 3.6% Al2O3(3.25mA)
Fig. 3. Fotorespuesta de las celdas solares
preparadas partiendo de mezclas de
dióxido de titanio con cloruro de
aluminio. Los valores entre paréntesis son
las corrientes integradas para la luz solar
1.5AM.
400 500 600 700 8000.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
IPC
E
Longitud de Onda (nm)
TiO 2
AlCl 3 + TiO
2 Al ( NO
3 )
3+TiO
2
Fig. 4. Fotorespuesta de las celdas solares
preparadas usando mezclas con diferentes
sales de aluminio (concentración 0.1%
para los dos casos). También se muestra la
fotorespuesta del TiO2 como referencia.
X Simposio Peruano de Energía Solar
CARACTERIZACION FOTOVOLTAICA
Las medidas de la fotocorriente y fotovoltaje de las
celdas solares se realizaron utilizando una lámpara
de sulfuro a una potencia de 1000W.m2, los datos
fueron obtenidos usando un programa
computarizado Keithley 2400, para la calibración
de la lámpara se usó un piranómetro de Kipp &
Zonen realizando comparaciones de la luz solar
dentro y fuera del laboratorio [3].
La figura 5 muestra las características corriente-
voltaje de las celdas solares preparadas empleando
dióxido de titanio y mezclas de dióxido de titanio
con nitrato de aluminio y dióxido de titanio con
cloruro de aluminio que originen la presencia del
0.1% de óxido de aluminio en el electrodo de
trabajo. Se puede observar que la celda solar
fabricada empleando nitrato de aluminio presentó
una corriente máxima igual a 12.8 mA y un voltaje
máximo de 0.72V, mientras que la celda preparada
de la mezcla de dióxido de titanio con cloruro de
titanio sólo desarrollo una corriente máxima de
10.0mA y un voltaje de 0.69V. La celda preparada
utilizando sólo dióxido de titanio presento una
corriente máxima de 10.0 mA, similar a la celda
preparada con cloruro de aluminio, y un voltaje de
0.72V, similar al obtenido con la celda preparada
con nitrato de aluminio.
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9-0.004
-0.002
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
Al(NO3)3 + TiO2 AlCl3 + TiO2 TiO2 Corriente OscuraJsc
(A/cm
2 )
Voltaje (V)´
Fig. 5. Curvas de corriente–voltaje de las celdas
solares obtenidas empleando solo dióxido
de titanio y mezclas de dióxido de titanio
con 0.1% de nitrato de aluminio y dióxido
de titanio con 0.1% de cloruro de
aluminio. También se muestra la corriente
oscura.
En la figura 6 se muestran la corriente de corto
circuito, el voltaje de circuito abierto, el factor de
llenado y la eficiencia de las celdas solares en
función de la presencia de óxido de aluminio en el
electrodo de trabajo. Se observa claramente que el
parámetro que gobierna el comportamiento de la
eficiencia solar es la corriente de circuito cerrado.
Notoriamente se obtiene un máximo valor para la
película de dióxido de titanio con 0.1% de oxido de
aluminio, a medida que se incrementa el valor del
oxido de aluminio se produce una disminución
monótona de la eficiencia y de la corriente de
circuito cerrado. El voltaje de circuito abierto así
como el factor de llenando no desarrollan un
cambio significativo en las películas, así que se
observa que el voltaje varia entre 0.6 y 0.73 V,
mientras que el factor de llenado varia entre 0.59 y
0.63.
X Simposio Peruano de Energía Solar
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.023456789
10111213
Cor
rien
te (m
A)
%Al 2O
3
AlCl 3 + TiO 2 Al(NO 3 ) 3 + TiO2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
AlCl3 + TiO2 Al(NO 3 ) 3 + TiO2
Volta
je (V
)
% Al2O
3
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0
Efic
ienc
ia %
% Al2O3
AlCl3 + TiO
2 Al(NO
3)
3 + TiO
2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Fillf
acto
r
% Al2O3
AlCl 3+ TiO
2 Al(NO
3 )
3 + TiO
2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.023456789
10111213
Cor
rien
te (m
A)
%Al 2O
3
AlCl 3 + TiO 2 Al(NO 3 ) 3 + TiO2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
AlCl3 + TiO2 Al(NO 3 ) 3 + TiO2
Volta
je (V
)
% Al2O
3
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0
Efic
ienc
ia %
% Al2O3
AlCl3 + TiO
2 Al(NO
3)
3 + TiO
2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Fillf
acto
r
% Al2O3
AlCl 3+ TiO
2 Al(NO
3 )
3 + TiO
2
Fig. 6 . Corriente de circuito cerrado, voltaje de circuito abierto, factor de llenado y eficiencia solar para celdas
solares preparadas con mezclas de dióxido de titanio con nitrato de aluminio y dióxido de titanio con
cloruro de aluminio para una potencia de 1000 W. m2
CONCLUSIONES
Celdas solares sensibilizadas , preparadas
empleando el método de compresión a temperatura
ambiente , producidas a partir de dióxido de titanio
modificado con oxido de aluminio, presentan una
eficiencia solar 25% mayor que aquellas celdas
solares obtenidas a base sólo de películas de
dióxido de titanio.
La mejor fotorespuesta de las celdas solares se
obtuvo a partir de aquellas fabricadas empleando
películas de dióxido de titanio modificado con un
0.1% de oxido de aluminio , empleando nitrato de
aluminio para la preparación del coloide.
Mayores concentraciones de oxido de aluminio
generan un decaimiento en la fotorespuesta de las
celdas solares.
AGRADECIMIENTOS
Al Dr. Gerrit Boschloo por su valiosa ayuda en el desarrollo del proyecto Al International Science Programme in the Chemical Sciences por el apoyo económico para la ejecución del proyecto.
REFERENCIAS
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X Simposio Peruano de Energía Solar
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7. A. Kay , M Gräztel ;“ Dye-sensitized core shell
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8. M. Gómez ; “Photoelectrochemical and physical
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9. E.Palomares, J. Durrant ; “Control of charge
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by the use of conformally deposited metal oxide
blocking layers”; J.Am.Chem.Soc. Vol 125, pag
475-482; 2002
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
CELDAS SOLARES BASADAS EN PELICULAS CELDAS SOLARES BASADAS EN PELICULAS
DE DIOXIDO DE TITANIO SENSIBILIDADO Y DE DIOXIDO DE TITANIO SENSIBILIDADO Y
MODIFICADO CON OXIDO DE ALUMINIOMODIFICADO CON OXIDO DE ALUMINIO
H. Alarcóna, A. Hagfeldtb y M.M. Gómeza
aFacultad de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), Lima, PerúbDepartamento de Físico Química, Universidad de Uppsala, Uppsala, Suecia
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
-
+
glass
glass
Transparent counter-electrode0.5µm SnO2:F
Transparent back-contact0.5µm SnO2:F
Electrolyte - I-/I3-
Dye-sensitized TiO2-10µm
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
+ + + + + + + + + +
from the counter-electrode
CB
VB
DyeElectrolyte
EF
I-/I3-
D/D+
D*e- e-
e-e-
Epot
h+
to the back-contact
light
CB
VBAl2O3TiO2
-------------------------------------
CELDA SOLAR SENSIBILIZADA Y MODIFICADA CON Al203
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
POSIBLE MECANISMO DE REACCCION DEL TiO2SENSIBILIZADO Y MODIFICADO CON Al2O3
EN PRESENCIA DE LUZ
hν + Color-Al2O3 - TiO2
Color – Al2O3- TiO2 (e -)
Color*- Al2O3-TiO2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
PREPARACION DE LAS PELICULAS DE TiO2MODIFICADAS CON Al2O3
TiO2
Sal de aluminio(Al(NO3)3 o AlCl3)
AguaAgitación mecánica
durante 30 min.
Sustrato conductor
Mezcla pastosa de TiO2con una sal de aluminio
Sustrato conductor
Película de TiO2 con una sal de aluminio
Presión de 600 Kg/cm2
Sinterizacion a 537 °Cdurante 30 minutos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
MICROSCOPIA DE BARRIDO DE LAS PELICULAS DE TiO2SENSIBILIZADAS Y MODIFICADAS CON Al2O3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
SnO
2:F
Xenonlamp
Water filter Monochr. Lens
Photodiode
Dark chamberTeflon vessel with black interior
TiO
2 film
Gla
ss
Back-sideillumination
Lens
I- /I2 e
lect
roly
tePt
foil
iph
hν
EQUIPO PARA MEDIDAS DE EFICIENCIA EN LA CONVERSION FOTON INCIDENTE CORRIENTE
(IPCE)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 8500.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
IPC
E
Longitud de Onda (nm)
0 % Al2O3 (11.20mA) 0.1% Al2O3(13.82mA) 0.6% Al2O3(12.49mA) 3.6% Al2O3(6.70mA)
IPCE DE LAS CELDAS SOLARES MODIFICADASEMPLEANDO Al(NO3)3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 8500.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
IPC
E
Longitud de Onda (nm)
0 % Al2O3(11.25mA) 0.1% Al2O3(12.3mA) 0.6% Al2O3(12.2mA) 3.6% Al2O3(3.25mA)
IPCE DE LAS CELDAS SOLARES MODIFICADASEMPLEANDO AlCl3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
400 500 600 700 8000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
IPC
E
Longitud de Onda (nm)
TiO 2 AlCl
3 + TiO
2 Al ( NO 3 ) 3+TiO 2
IPCE DE LAS CELDAS SOLARES MODIFICADAS CON0.1% Al2O3 EMPLEANDO AlCl3 Y Al(NO3)3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9-0.004
-0.002
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
Al(NO3)3 + TiO2 AlCl
3 + TiO
2 TiO2 Corriente OscuraJs
c (A
/cm
2 )
Voltaje (V)
CURVAS I-V DE LAS CELDAS SOLARES MODIFICADASCON 0.1% Al2O3 EMPLEANDO AlCl3 Y Al(NO3)3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
0.0 0.5 1 .0 1 .5 2 .0 2.5 3.0 3.5 4.023456789
10111213
Cor
rien
te (m
A)
%Al 2O3
AlCl 3 + TiO
2
Al(NO 3 )
3 + TiO
2
c
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
%Al 2O3
AlCl3 + TiO
2 Al(NO 3 ) 3 + TiO2
Vol
taje
(V)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0
%Al 2O 3
Efic
ienc
ia %
AlCl3 + TiO
2
Al(NO3)
3 + TiO
2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.00.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
%Al 2O3
Fillf
acto
r
AlCl 3+ TiO
2 Al(NO Al(NO3)3 + TiO2
CARACTERIZACION DE LAS CELDAS SOLARES MODIFICADASCON 0.1% Al2O3 EMPLEANDO AlCl3 Y Al(NO3)3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UPPSALA UNIVERSITY
CONCLUSIONES
•Se prepararon celdas solares sensibilizadas de TiO2 y modificadas con Al2O3 empleando el método de compresión.
•El empleo del nitrato de aluminio produce mejores resultados que el uso de cloruro de aluminio para la modificación de las celdas solares.
•Las celdas solares modificadas con Al2O3 desarrollan una eficiencia 25% mayor a las celdas que no contienen Al2O3
X Simposio Peruano de Energía Solar Seminario Internacional sobre Tecnologías Económicas para
la Descontaminación y Desinfección de Agua Cusco, 17 al 22 de noviembre de 2003
Seminario Internacional Energía Solar, Medio Ambiente y Desarrollo
Cusco, 26 - 27 de abril de 2004
Ministerio de Industria y Turismo
Municipalidad Provincial del Cusco
Ministerio de Energía y Minas
Asociación Peruana de Energía Solar
(APES)
Universidad Nacional San Antonio Abad del
Cusco
Editado por: Manfred Horn
Juan Rodriguez
Patricia Vega
Auspician Salir
Universidad Nacional de Ingeniería
