Caracterización de la química y la distribución interna de puntos cuánticos de CdTe en películas nanotubulares de TiO2 mediante XPS

Buenos Aires

Congreso; caracterizAR 2020; 2020

IQUIMEFA Universidad de buenos Aires

En los últimos años, el número de estudios relativos a interfases nanoestructuradas para aplicaciones fotovoltaicas ha aumentado notoriamente. Dentro de estos sistemas, uno de los más estudiados corresponde a las celdas solares sensibilizadas con puntos cuánticos (Quantum dots sensitized solar cells, QDSSC). Entre las matrices de soporte usualmente empleadas, las películas nanotubulares de TiO2, permiten absorber fotones en el rango UV y, además, su nanoestructuración proporciona una alta área superficial para soportar puntos cuánticos como material absorbente en el rango visible. Dentro de las principales ventajas de estos fotoánodos resaltan la posibilidad de modificar su zona espectral de absorción sintonizando el tamaño de los Quantum dots (Qdots). Sin embargo, se ha encontrado que su funcionalidad puede ser limitada, siendo inestables en presencia de algunas cuplas redox debido a procesos de fotocorrosión. Adicionalmente, se ha evidenciado que la exposición del sistema sensibilizado en solventes de diferente polaridad tiene un efecto importante en las medidas de fotocorriente, relacionados con la distribución de los Qdots a lo largo de los tubos [1]. En el presente trabajo, se estudia la composición y el cambio químico, obtenidos mediante XPS, al sensibilizar películas nanotubulares de TiO2 con puntos cuánticos de CdTe. Además, se analiza el efecto de la exposición del fotoánodo en solución de Na2S e iluminación en las medidas de fotocorriente, como así también la distribución de los Qdots al exponer el sistema en tolueno y acetonitrilo. En una primera instancia, se realizó la caracterización de los Qdots previamente sintetizados dispersados en tolueno (Figura 1A), para luego realizar la sensibilización de los nanotubos de TiO2 por adsorción directa. La distribución y cubrimiento de los Qdots en los nanotubos influye en la eficiencia de separación de carga y en la generación efectiva de portadores de carga. Por esto se realizó una caracterización química con decapado de las películas mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) para evidenciar la calidad y distribución de CdTe en el interior de los nanotubos de TiO2. En los primeros 100 nm de decapado, se encontró la presencia de especies oxidadas de Te en interacción con TiO2.CdTe, señales que desaparecen a profundidades mayores, manteniéndose solamente los picos característicos de CdTe. Posterior a las medidas de fotocorriente en Na2S del fotoánodo expuesto en tolueno y acetonitrilo, el análisis químico muestra la desaparición de la señal de Te (Figura 1B). Además, se evidencia que la exposición del fotoánodo sensibilizado y expuesto posteriormente a un solvente de mayor polaridad (acetonitrilo) genera una mayor distribución a lo largo de los nanotubos de TiO2 .