Producción y caracterización de foto-electrodos a base de carburo de silicio amorfo hidrogenado para la producción de hidrogeno usando luz solar

Materiales con un amplio ancho de banda como el SiC, TiO2 y AlN son de creciente interés. Esto se debe a que permiten la transmisión de luz en el espectro visible permitiendo aplicaciones opto-electrónicas. Existe un particular interés en el estudio del SiC y TiO2 para aplicaciones foto-catalíticas. Estos materiales exhiben una alta resistencia a la corrosión en medios catalíticos en contraste con los semiconductores usuales como GaAs y Si. Actualmente es posible obtener SiC amorfo hidrogenado mediante RF sputtering en una atmosfera rica en hidrógeno, o por PECVD usando una mezcla de SiH4 y CH4. El carburo de silicio amorfo hidrogenado (a-SiC:H) puede ser usado como foto-electrodo en dispositivos foto electro-químicos para la producción de hidrógeno por electrólisis del agua utilizando luz solar. El presente proyecto tiene el objetivo de producir películas delgadas de a-SiC:H mediante RF sputtering y estudiar el proceso de fotocorrosión de dichas películas en medios acuosos frente a su uso como fotoelectrodo para la producción de hidrógeno por electrólisis del agua. Las técnicas electroquímicas a emplear involucran curvas de corriente potencial, espectroscopía de impedancia electroquímica así como la microbalanza electroquímica de cristal de cuarzo. Adicionalmente los cambios en la morfología de la superficie, estructura y propiedades ópticas de dichos materiales serán caracterizados a través de diversas técnicas AFM, Raman y espectroscopía de transmisión UV-VIS.

Production and opto-electronic characterization of multifunctional semiconductor materials for applications in solar cells and electroluminescent devices

The present proposal aims to fund the research activities of the group and the laboratory for the next two years, i.e. fund materials, conferences and research stages. These activities are align to the research of rare earth doped widebandgap semiconductors for up and down conversion layers, the study of metalorganic triple cation perovskites and passivation layers for photovoltaic applications, as well as the production and characterization of transparent conductive oxides doped with rare earths and transition metal ions for down shift layers. With exception of the perovskites, the materials are growth by sputtering and characterized by means of FTIR, Raman, PL and CL spectroscopy, Van Der Pauw, capacitance-voltage, XRD and Variable Angle Spectral Ellipsometry (VASE). The materials under study are SiC and AlN doped with Tb and Yb, for up/down conversion layers. AlN for surface passivation of Si wafers as well as Liquid Phased Crystalized Si (LPC-Si) for thin film solar cells. ITO and AZO doped with Tb and Tm, for multifunctional light emitting materials and downshift layers, and doped with Cr for acetone sensing, and perovskites. In particular, the production and part of the characterization of the perovskites and LPC-Si are perform in collaboration with the Helmholz Zentrum Berlin (HZB), Germany, in the framework of a memorandum of understanding. The rest of materials are fully produced and characterized in our laboratories. The main objectives of the project are to study: The thermal activation of rare doped materials and excitation mechanism after thermal annealing treatments. The effect of annealing treatments and doping with rare earths and transition metal ions on the electrical conductivity and optical transparency of ITO and AZO. The passivation capabilities of AlN and other dielectric thin films in order to improve the efficiency of Si based solar cells.

Síntesis, fabricación y caracterización de materiales nano estructurados en base a aluminio anodizado y nanotubos de carbono