Síntesis y caracterización de polímeros de coordinación con aplicación al desarrollo de dispositivos y a la conversión de energía, basados en propiedades ópticas y eléctricas
2022
| Tesista | Victoria Alejandra GOMEZ ANDRADE Doctor en Ciencia y Tecnología, Mención Física, Instituto Sabato UNSAM - CNEA - Argentina |
| Directores | Dra. María Dolores Pérez |
| Codirector | Dr. Federico Roncaroli |
| Lugar de realización | Departamento de Energía Solar, Gerencia Investigación y Aplicaciones, Centro Atómico Constituyentes |
| Fecha Defensa | 13/07/2022 |
| Jurado | Dra. Marcela Vazquez . UNSMDP - CONICET - Argentina |
| Código | ITS/TD-156/22 |
Título completo
Síntesis y caracterización de polímeros de coordinación con aplicación al desarrollo de dispositivos y a la conversión de energía, basados en propiedades ópticas y eléctricas
Resumen
Esta tesis estudio como las películas delgadas de MOF son una interesante alternativa que ofrece nuevas posibilidades de integración de estos materiales en dispositivos electrónicos. Estos compuestos híbridos proporcionan una opción interesante para nuevos enfoques de miniaturización de dispositivos. En particular, sabemos que estos compuestos son altamente ordenados y que sus poros son susceptibles de atrapar/transportar huéspedes, lo que permite la modulación de las propiedades eléctricas.
Los MOF 3,2,1 y 0D a base de centros metálicos de Co2+ y Zn2+ en películas delgadas se fabricaron por inmersión en la solución madre sobre sustratos metálicos de Zn, Si/Zn y Si/Co. Encontrando una dependencia de la morfología y rugosidad de las películas a las condiciones de síntesis y sustratos. Este estudio es evidencia de la capacidad de estos materiales de modular la resistencia químicamente. Ya que el efecto de conmutación se estabilizo una vez se realizaron tratamientos post-sinteticos. Por otro lado, los crecimientos sobre Si abren la posibilidad de integrar este tipo de materiales a la industria electrónica. Se logro establecer una relación entre la estabilidad de por lo menos un estado y homogeneidad de la superficie de soporte.
El potencial que tienen este tipo de materiales como CTL en PSC se evaluó con películas particuladas de los MOF de Fe3+ y Ti4+ crecidas por spin coating y epitaxia liquida. Las propiedades estructurales junto con la capacidad de formar películas homogéneas determinan el rendimiento de las celdas solares fabricadas con ambas estrategias sintéticas, aplicadas como ETL. También juegan un papel crucial en la cristalización de la capa de perovskita, determina la calidad optoelectrónica de la capa fotoactiva y tienen un gran impacto en los parámetros fotovoltaicos. Aunque las eficiencias no fueron excesivamente altas, es un primer paso muy prometedor y es un enfoque para demostrar el uso de estos materiales como el ETL en una arquitectura de solo 3 capas.
Complete Title
Synthesis and characterization of coordination polymers with application to the development of devices and energy conversion, based on optical and electrical properties
Abstract
Thesis abstract: This thesis studies how MOF thin films are an interesting alternative that offers new possibilities for the integration of these materials in electronic devices. These hybrid compounds provide an interesting option for new device miniaturization approaches. We know that these compounds are highly ordered and that their pores are likely to trap or transport guests, allowing modulation of their electrical properties.
3,2,1 and 0D MOFs based on Co2+ and Zn2+ metal centers in thin films were fabricated by immersion in the stock solution on Zn, Si/Zn and Si/Co metal substrates. Finding a dependency of the morphology and roughness of the films to the synthesis conditions and substrates. This study is evidence of the ability of these materials to chemically modulate resistance. Since the effect of change was stabilized once the post-synthetic treatments were carried out. On the other hand, the growth of Si opens the possibility of integrating this type of material in the electronics industry. It was possible to establish a relationship between the stability of at least one state and the homogeneity of the support surface.
The potential of this type of material as CTL in PSC was evaluated with Fe3+ and Ti4+ MOF particle films grown by spin coating and liquid epitaxy. The structural properties together with the ability to form homogeneous films determine the performance of solar cells manufactured with both synthetic strategies, applied as ETL. They also play a crucial role in the crystallization of the perovskite layer, determine the optoelectronic quality of the photoactive layer, and have a great impact on photovoltaic parameters. Although the efficiencies were not excessively high, it is a very promising first step and is an approach to demonstrate the use of these materials as ETL in a 3-layer only architecture.
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