Modelado, síntesis y caracterización de nanoestructuras luminiscentes de cambio descendente basado en puntos cuánticos de telururo de cadmio aplicado a celdas solares de silicio cristalino

Abstract

A fin de promover un uso más generalizado de estructuras fotovoltaicas es crítico incrementar su eficiencia de conversión de potencia y reducir su costo de fabricación. Con estos dos objetivos en mente, nanoestructuras de puntos cuánticos de CdTe (por sus siglas en inglés CdTe QDs, CdTe quantum dots) han sido utilizadas para mejorar el proceso de absorción de fotones en celdas solares de silicio cristalino (e-Si). El mecanismo que permite que esto ocurra es llamado nanoestructura fotoluminiscente de cambio descendente, es decir, nanopartículas de CdTe que son capaces de absorber los fotones de alta energía presentes en una región improductiva de la absorción de las celdas solares de unión p-n de e-Si, y que luego emiten fotones de baja energía los cuales son absorbidos de manera más efectiva en los dispositivos de conversión. La incorporación de la nanoestructura luminiscente de CdTe QDs provoca una reducción de la absorción de fotones en la región cercana a la superficie de incidencia de las celdas solares ocasionando una reducción de las pérdidas de los portadores debido a la alta velocidad de recombinación superficial y al bajo tiempo de vida de tales portadores que normalmente plagan el lado difundido de la unión activa (p-n) del dispositivo. Las nanoestructuras de CdTe QDs, además de ser atractivamente económicas, son altamente fotoestables y su espectro de absorción y emisión tienen una alta dependencia en el tamaño de partícula de manera que se prestan fácilmente para proporcionar un amplio espectro de fotoluminiscencia de cambio descendente. Un método de síntesis para depositar estas partículas fue desarrollado y es usado en este trabajo de tesis, junto con la caracterización física y óptica bajo distintas condiciones experimentales de los CdTe QDs obtenidos.