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Uso de un pigmento híbrido en el fotoelectrodo de una DSSC

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by

Arturo López

on 30 July 2014

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Transcript of Uso de un pigmento híbrido en el fotoelectrodo de una DSSC

¿ ?
¿Qué es una DSSC?
¿Por qué DSSCs?
Estructura y funcionamiento
Colorantes usados
Importancia del colorante
¿Por qué un pigmento híbrido?
Objetivos
Síntesis del pigmento híbrido
INTRODUCCIÓN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
MOTIVACIÓN Y OBJETIVOS
SÍNTESIS
Depósito de película de pigmento
MANUFACTURA DEL ELECTRODO
RMN
CARACTERIZACIÓN
DRX
SEM
¿QUÉ SIGUE?
* Dispositivos fotovoltaicos de tercera generación

* No presentan unión p-n como las celdas convencionales

* Funcionan con procesos similares a la fotosíntesis natural
* Se pueden fabricar con materiales económicos

* Sus componentes no necesitan alto grado de purificación

* Se pueden hacer con técnicas relativamente sencillas

* Se pueden usar para desarrollar materiales inteligentes
Fotoelectrodo
Electrolito conductor de huecos
Contraelectrodo
Tinte negro
Tinta N3
* Mayor eficiencia => Compuestos organometálicos con Ru


* Son caros

* Son tóxicos


* Son susceptibles a degradación en presencia de agua
* Es el componente de la celda que inicia la generación electrónica haciendo posible su funcionamiento

* Este trabajo está enfocado a la mejora del sensibilizador y se propone el uso de un pigmento híbrido en el fotoelectrodo
Idea inspirada en
el azul maya
En un pigmento híbrido, el colorante (parte orgánica) mejora sus propiedades con ayuda de la matriz inorgánica
Resistencia a cambios de pH y a oxidación por factores ambientales
Resistencia a radiación UV y a la fotodegradación
Resistencia a la biodegradación
Resistencia a la degradación térmica
* Mejorar la resistencia, durabilidad y eficiencia de la DSSC mediante la disminución de la degradación del colorante por factores externos

* Disminuir los costos de producción y reducir los daños al medio ambiente usando colorantes extraídos de fuentes naturales en lugar de colorantes organometálicos
Uso de un Pigmento Híbrido en el
Fotoelectrodo de una DSSC
* Ensamble y caracterización de la celda solar sensibilizada con el pigmento
* Experimentar con otros cromóforos y otras matrices adsorbentes, así como con otros óxidos metálicos semiconductores como el ZnO
Síntesis sol-gel de bohemita
1. TBA + 2-propanol anhidro.
Reflujo a 80ºC => 1 hr
2. Adición de H SO
Reflujo a 80ºC => 1 hr
2
4
3. Adición de H O.
Reflujo a 80ºC => 3 hr
2
Secado
Maceración
Filtración
Centrifugación
Recubrimiento con TiO amorfo
2
OBTENCIÓN DE LA MATRIZ INORGÁNICA
OBTENCIÓN DEL COLORANTE
OBTENCIÓN DE PIGMENTO HÍBRIDO
Gel de
AlOOH + TiO amorfo
* Análisis térmicos para estudiar la estabilidad de los pigmentos respecto a los colorantes
* Elaboración del fotoelectrodo por dip-coating, spray coating y spin coating
Arturo López Mérida
Dr. Enrique Lima
Dr. Sebastian Pathiyamattom
+
H O
2
AlOOH.SO
H SO
2
4
2-Propanol
4
+
H O
2
TiO
T. A.
2
2-Propanol
2. Adición de solución de H O en 2-propanol a T.A.
3. Envejecimiento => 24 hrs.
Erik Pérez Ramírez
Referencias
O'Reagan, B; Grätzel, M. "A low cost, high efficiency solar cell based on dye sensitized colloidal TiO2 films", Nature, No 353, pp. 737-740. (1991)

Bokhimi, Xim; Morales, Antonio; Valente, Jaime S.; "Sulfate ions and bohemite crystallization in a sol made with aluminium tri-sec-butoxide and 2 propanol", J. Phys. Chem, No 111, pp. 103-107. (2007)

Lima, Enrique; Bosch, P.; (et al); "Non-toxic hybrid pigments: Sequestering betanidin chromophores on inorganic matrices", Applied Clay Sci., No 42, pp. 478-482. (2009)

Dalvandi, M; Ghasemi, B.; "Synthesis of titanium dioxide nano-powder via sol-gel method at ambient temperature", J. Sol-gel Sci. Tecnol, Vol. 66, No 1, pp. 68-72. (2013)
Instituto de
Energias
Renovables
2
1. Adición de TBT a T.A.
Agitación por 30 min.
* Experimento de envejecimiento para estudiar durabilidad del pigmento
Calcinación
4ºC/min
550ºC => 4 hrs
Enfriamiento
Al O .SO
2
AlOOH.SO
4
3
4
TiO
2
(amorfo)
TiO
2
(anatasa)
Solución acuosa de ácido carmínico 0.001 M
Solución betalaínica
Ácido carmínico
Suspensión
Filtración al vacío
Secado al vacío
Exposición por 30 min
Pigmento híbrido
2
Depósito de gel
sobre vidrio conductor
doctor blade
Secado
Calcinación
Tinción
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