USO DE PUNTOS CUÁNTICOS DE ÓXIDO DE GRAFENO REDUCIDO EN UNA CELDA SOLAR SENSIBILIZADA

Abstract

En esta investigación se sintetizaron y caracterizaron materiales para la fabricación de una celda solar sensibilizada utilizando el colorante protoporfirina IX. Se sinteti- zaron nanopartículas de dióxido de titanio, óxido de grafeno reducido, puntos cuán- ticos de óxido de grafeno reducido y se utilizó protoporfirina IX como colorante. Las nanopartículas de dióxido de titanio utilizadas para el fotoelectrodo se sintetizaron mediante la técnica Sol-Gel; los puntos cuánticos de óxido de grafeno se sintetizaron mediante la técnica de corte asistido por microondas. Ambos materiales se mezclaron con protoporfirina IX para aumentar la absorción de luz. Para el contraelectrodo, se empleó óxido de grafeno reducido, que se obtuvo a través de dos pasos: 1) síntesis de óxido de grafeno a partir de grafito mediante la técnica de Hummers modificada y 2) reducción del óxido de grafeno utilizando un método de sonicación. Los materiales se caracterizaron por espectroscopía UV-Visible y Raman. Los puntos cuánticos mostraron dos tamaños diferentes, debido a la aglomeración que presentan; se obtuvieron tama- ños de 0.75 nm y 142 nm antes y después de aglomerarse, respectivamente, lo cual se observó mediante la técnica de dispersión dinámica de la luz. Se observó evidencia de interacciones moleculares de los puntos cuánticos de óxido de grafeno reducido con las nanopartículas de dióxido de titanio y con la protoporfirina IX; esto se evidenció por algunos cambios en los números de onda de algunas bandas en espectroscopia Raman, y esta información se confirmó mediante espectroscopia ultravioleta. En la caracteri- zación eléctrica, se observó el comportamiento fotosensible, así como un incremento en la eficiencia de conversión, pasando de 0.09 % para el TiO2 a 6.13 % para el siste- ma TiO2 +puntos cuánticos de óxido de grafeno reducido+PIX. Este estudio demuestra que la aplicación de óxido de grafeno reducido en forma de puntos cuánticos en celdas solares sensibilizadas con colorantes puede potenciar las características de este tipo de celdas, lo cual resulta fundamental para el desarrollo de tecnologías solares asequibles y respetuosas del medio ambiente.