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Universidad de la Habana Instituto de Materiales y Reactivos

Estudio de capas nanoestructuradas de TiO2 para celdas fotoelectroquímicas
TESIS PRESENTADA EN OPCIÓN AL GRADO CIENTÍFICO DE DOCTOR EN CIENCIAS FÍSICAS

Autor: M.C. Inti Zumeta Dubé. Tutora: Dra. Elena Vigil Santos.
Ciudad de la Habana, 2004

i Índice. Capítulo I. Introducción I.1 Antecedentes……………………………………………………………..…..……1I.2 Objetivos y estructura del trabajo………………………………………………....6 Capítulo II. Fundamentos II.1. Los procesos fotoinducidos y el transporte de carga en fotoelectrodos nanoestructurados………………………………………………....8 II.2 Fotoelectrodos con estructura de doble capa de TiO2…………………………….9 II.3. Antecedentes y motivación en el empleo de la nueva técnica de MW-CBD para la obtención de capas bloqueadoras deTiO2……..................11 Capítulo III. Descripción Experimental III. 1. Obtención de capas nanoestructuradas de TiO2…………………………..…..12 III.1.1. Obtención de capas nanoestructuradas de TiO2 mediante las técnicas basadas en la aplicación al substrato de partículas nanométricas de TiO2 en suspensión…………………………………………………..12 III.1.2. Deposición de capas delgadas de TiO2 por la técnica deMW-CBD………………………………………………………...13 III. 1. 2. 1. MW-CBD usando solución precursora estacionaria…..13 III. 1. 2. 2. Deposición de capas de TiO2 por MW-CBD con flujo de la solución precursora……..…………….……14 III.2. Técnicas de caracterización…………………………………………………...15 Capítulo IV. Resultados y Discusión. IV. 1. Modelo propuesto para la dependencia espectral de la fotocorriente en el estado estacionario…………………………………………………………………………..16 IV.1.1.Suposiciones………..………………………………………………..16 IV.1.2 Distribución espacial de portadores y densidad de fotocorriente...…..16 IV.2 Características de las capas obtenidas por las técnicas de MW-CBD……..…...19 IV.2.1 Capas obtenidas por MW-CBD sin flujo del precursor………………19

ii IV.2.2 Deposición de capas de TiO2 por MW-CBD con flujo de la solución precursora………………………………………………..19 IV.2.3. Análisis de la influencia de la resistividad del sustrato en la capacrecida………………………………………………...…..20 IV.2.4 Comportamiento como fotoelectrodo de las capas obtenidas por MW-CBD………………………………………………………..21 IV.3 Características de las capas depositadas a partir de suspensiones de TiO2 con polvos comerciales……………………………..………………...22 IV.3.1 Características de las capas obtenidas mediante la técnica de “dip coating”…………………………………..……….22 IV.3.2 Características de las capas obtenidas mediante la técnica de“doctor blade”………………………………………….22 IV.3.3 Comportamiento como fotoelectrodos de las capas porosas de TiO2 obtenidas con distintos polvos nanométricos……...23 IV.3.3.1 Estudio de la fotocorriente y fotovoltaje…………………23 IV.3.3.2 Transiente de fotocorriente en capas gruesas y porosas de TiO2………………………………………..24 IV.4 Estudio de la estructura de doble capa………………………………………….25 IV.4.1 Estudio de los espectros deIPCE de las estructuras con doble capa de TiO2………………………………………………25 IV.4.2 Interpretación de los resultados de IPCE a partir del modelo desarrollado para el cálculo de la fotocorriente en el estado estacionario……………………………………………..26 IV.4.3 Análisis de la característica I-V de las celdas con fotoelectrodos con estructura de dos capas de TiO2…………………………………27 ConclusionesGenerales……………..………….……………………...……………….…..28 Referencias……………………….………………...…………......………………….……...31 Referencias Relativas al Trabajo...………………………………………………………...38

Capítulo 1. Introducción

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CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN I.1 Antecedentes Es conocida la importancia creciente que tiene el empleo de las fuentes renovables de energía debido al agotamiento de las reservas de combustibles fósiles y a los daños medioambientales que produce el ritmo actual delconsumo de estos. La conversión directa de la radiación solar se destaca por ser esta fuente la más ampliamente distribuida en el planeta, además de ser prácticamente inagotable. La energía fotovoltaica, o sea, la transformación directa en energía eléctrica a...
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