Preparación y caracterización de óxidos semiconductores nanoestructurados para aplicaciones en energías renovables

• Autores: Asenjo Collao, Andrés Matías
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Linarez Perez, Omar Ezequiel; Iglesias, Rodrigo Alejandro; Luque, Guillermina Leticia; Argüello, Juan Elías; Rojas y Delgado, Ricardo; Fagalde, Florencia
• Materia: Semiconductores; Óxidos; Nanotubos; Titanio; Energía solar; Fotoquímica; Catálisis; Fisicoquímica; Electroquímica; Nanopartículas
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2025
Fil: Asenjo Collao, Andrés Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
La presente tesis se centra en la preparación y caracterización del fotoánodo compuesto por nanotubos de TiO₂ (nt-TiO₂) sensibilizados con puntos cuánticos (QD) de CdTe y CdSe, con el fin de explorar su posible aplicación en celdas solares sensibilizadas con puntos cuánticos (QDSSC). El objetivo principal es mejorar la fotocorriente y estudiar la estabilidad de los puntos cuánticos sobre las matrices de nt-TiO₂, expuestas a Na₂S e iluminación. La tesis se divide en dos partes principales. La primera parte consta de una introducción, aspectos generales de las QDSSC y los objetivos de la investigación, distribuidos en tres capítulos. En el primer capítulo, se abordan las causas del calentamiento global, los tratados internacionales sobre cambio climático y la importancia de las energías renovables, destacando la energía solar. Se explican también los principios básicos de funcionamiento de las celdas solares y los diferentes tipos existentes. El segundo capítulo presenta el desarrollo de las QDSSC, describiendo sus principios de funcionamiento, materiales clave y técnicas de caracterización. El tercer capítulo expone los objetivos generales y específicos de la tesis. La segunda parte está compuesta por cuatro capítulos que describen los resultados experimentales obtenidos. El cuarto capítulo se enfoca en la preparación de los nanotubos de TiO₂ mediante anodización electroquímica, optimizando variables como el potencial, la temperatura y el voltaje para obtener películas optimas de distintos espesores y radios. El quinto capítulo aborda la síntesis de puntos cuánticos de CdTe y su adsorción sobre los nanotubos de TiO₂, evaluando la influencia de la polaridad del solvente utilizado en el proceso de adsorción en las medidas de fotocorriente y la estabilidad del fotoánodo. El sexto capítulo explora la adsorción de QD de CdSe sobre los nt-TiO₂ de distintas longitudes con estrategia de anodizado simple y doble con el objetivo de evaluar las propiedades fotoelectroquímicas y la estabilidad del fotoánodo para aplicaciones fotovoltaicas. En este capítulo también se realizaron estudios sobre la modificación de la tensión superficial del solvente del electrolito mediante mezclas de alcoholes y agua, evaluando la influencia de estas modificaciones en las medidas de fotocorriente. El séptimo capítulo contiene las conclusiones generales de la tesis y proyecciones para investigaciones futuras.
This thesis focuses on the preparation and characterization of the photoanode composed of TiO₂ nanotubes (nt-TiO₂) sensitized with CdTe and CdSe quantum dots (QD), with the aim of exploring its potential application in quantum dot-sensitized solar cells (QDSSC). The main objective is to improve the photocurrent and study the stability of the quantum dots on the nt-TiO₂ matrices, exposed to Na₂S and illumination. The thesis is divided into two main parts. The first part consists of an introduction and the research objectives, divided into three chapters. The first chapter addresses the causes of global warming, international climate change treaties, and the importance of renewable energies, with a focus on solar energy. Basic principles of solar cells and the different types that exist are also explained. The second chapter presents the development of QDSSC, describing their operating principles, key materials, and characterization techniques. The third chapter outlines the general and specific objectives of the thesis. The second part consists of four chapters that describe the experimental results obtained. The fourth chapter focuses on the preparation of TiO₂ nanotubes by electrochemical anodization, optimizing variables such as potential, temperature, and voltage to obtain optimal films of different thicknesses and radii. The fifth chapter deals with the synthesis of CdTe quantum dots and their adsorption onto the TiO₂ nanotubes, evaluating the influence of the adsorption solvent’s polarity on photocurrent measurements and the stability of the photoanode. The sixth chapter explores the adsorption of CdSe QDs onto nt-TiO₂ of varying lengths using single and double anodization strategies, with the aim of evaluating the photoelectrochemical properties and stability of the photoanode for photovoltaic applications. This chapter also includes studies on the modification of the electrolyte solvent's surface tension using mixtures of alcohols and water, evaluating the influence of these changes on photocurrent measurements. The seventh chapter contains the general conclusions of the thesis and future research projections.
2027-04-30
Fil: Asenjo Collao, Andrés Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.