Proyectos

Autor(es): Julio Villanueva Cab, Manuel de Jesus Rodríguez Pérez, David Meneses Rodriguez

Año de conclusión: 2025

Fecha de inicio: 00 de de 0000

Fecha final: 00 de de 0000

Título del proyecto: Estudio de estructura fina por absorción de rayos X en celdas solares de perovskita híbrida con configuraciones directa (n-i-p) e invertida (p-i-n).

Resumen: Las celdas solares son una gran propuesta para generar energía eléctrica con bajo impacto ambiental. Una nueva y prometedora tecnología, de este tipo, son las celdas solares de perovskita CSP, basadas en un material organico-inorgánico con estructura tipo perovskita (CH3NH3/PbI3), las cuales, para su configuración simple, han alcanzado una eficiencia de 25.2% de eficiencia en tan solo 10 años (KRICT/MIT) y para una configuración tándem, basada
en silicio, 28% de eficiencia (Oxford PV). Una de las propiedades mas atractivas de las CSP es, que pueden ser fabricadas a través de procesos simples de laboratorio. A pesar del progreso significativo en cuanto a su eficiencia, las CSP basadas en plomo tienen dos principales desventajas: 1) la toxicidad del plomo al ser un material toxico y soluble en agua y, 2) laestabilidad de la perovskita con factores ambientales (humedad, temperatura y luz). A la fecha,todavía no es claro cuales son los mecanismos por los cuales la humedad, la luz UV (y luz
blanca) y la temperatura están relacionados con cambios estructurales, afectando finalmente la
eficiencia y estabilidad de las CSP. Debido a que la mayoría de las CSP con altas eficiencias son fabricadas a base de plomo,muchos investigadores se enfocan en sustituirlo por nuevos materiales que le infieran mas
estabilidad y/o eficiencia, en lugar de realizar un estudio atomístico profundo para entender los
mecanismos por los cuales la perovskita se degrada en presencia de dichos factores. Por lo
tanto, es indispensable realizar un estudio completo relacionando los cambios atomísticos de la
perovskita con la estabilidad y eficiencia de las CSPs.
Por libros de texto de estado solido, es bien conocido el efecto que tienen la humedad del
ambiente, la temperatura y la luz en el comportamiento electrónico en; películas delgadas
semiconductoras, homoestructuras, heteroestructuras y dispositivos electrónicos. Por lo tanto,
es indispensable conocer y estudiar los efectos que estos factores ambientales tienen sobre las
estructuras de perovskita incorporadas en dispositivos fotovoltaicos y de esta manera poder
diseñar dispositivos fotovoltaicos con propiedades eléctricas y ópticas controladas. Debido a
que no existe, en la literatura, estudios que abarquen los cambios estructurales a escala
atomística con factores ambientales, como humedad, temperatura y luz (UV y visible) en
condiciones de operación de las CSP basadas en plomo, así como, tampoco existe un estudio
que relaciones dichos cambios con la eficiencia y la estabilidad; aunado a la relevancia
científica y tecnológica para el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos con eficiencia y
estabilidad que cumplan con los estándares internacionales. En este trabajo de investigación,
de ciencia de frontera, proponemos correlacionar, con evidencia experimental obtenida por
mediciones de radiación de sincrotrón (suaves y duros) y caracterizaciones fotovoltaicas (curvas
corriente voltaje, eficiencia cuántica, etc.), los cambios atomísticos en la estructura de la
perovskita (basada en plomo) debido a estímulos ambientales (humedad, temperatura y luz UV)
con parámetros fotovoltaicos de las CSPs (en sus configuraciones directa e invertida).
Creemos que la inclusión de la radiación de sincrotrón en la caracterización de celdas solares
de perovskita será de gran utilidad para descubrir los mecanismos atomísticos asociados con la
degradación de la SCPs basadas en plomo.

Institución: BUAP, UAC, Cinvestav Mérida

Campo: Física

Disciplina: Química Física

Subdisciplina: Física del Estado Sólido

Principales logros: