Durante los últimos ocho años la responsable del proyecto y sus estudiantes de posgrado han trabajado intensamente en el CIE-UNAM sobre la investigación y desarrollo de celdas solares y dispositivos electrocrómicos/ fotoelectrocrómicos que contienen materiales poliméricos. Se han logrado preparar celdas solares fotovoltaicas híbridas con películas de sulfuro de cadmio (CdS) y de poli3-octiltiofeno (P3OT), así como ventanas inteligentes que cambian de color con un potencial eléctrico o con iluminación de una luz blanca. Sin embargo, los problemas de la baja eficiencia de conversión de luz-electricidad de las celdas fotovoltaicas poliméricas y la inestabilidad óptica de las celdas fotoelectrocrómicas son los obstáculos que vencer para que estos dispositivos sean tecnológicamente aceptables como alternativas en tecnologías fotovoltaicas y en el ahorro de energía. Se proponen en este proyecto de investigación a analizar los distintos factores que influyen en la fotogeneración, la recombinación y transporte de cargas en las celdas solares fotovoltaicas a base de un semiconductor inorgánico (principalmente CdS) y un polímero conductor (P3OT o poli3-hexiltiofeno, P3HT). Se plantean incrementar el área interfacial entre el semiconductor inorgánico y el orgánico, así como añadir un agente absorbedor de luz o modificador de interface para incrementar la eficiencia de conversión luz-electricidad en estas celdas. En el caso de celdas fotoelectrocrómicas, se proponen mejorar la calidad de las películas de óxido de tungsteno con diferentes rutas de síntesis y estudiar el mecanismo de intercambio iónico en la interface de electrodo/electrolito en las celdas fotolectrocrómicas formadas por óxido de titanio, óxido de tungsteno y un electrolito polimérico a base de polietilen glicol. Las actividades de investigación que desarrollarán alrededor del proyecto están dentro de los planes de trabajo de los estudiantes participantes del proyecto: Hugo J. Cortina Marrero y Narcizo Mendoza Agüero. Se esperan que ambos reciban el grado de doctor antes de que concluya el proyecto. La realización de éste también cuenta con participantes investigadores /técnicos académicos dentro y fuera de la UNAM: la Dra. Ma.Elena Nicho Díaz de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEMor) es la especialista en la síntesis y caracterización de P3OT y P3HT por método de polimerización oxidativa, así como la caracterización de morfología de superficies por la técnica de AFM y SEM. El Maestro en Ciencias José Campos del CIE-UNAM es el técnico especializado en la caracterización optoelectrónica de los materiales semiconductores, y el Ing. Rogelio Morán, también del CIE-UNAM, tiene especialidad en el diseño y construcción de los equipos de vacío y de atmósfera controlada. Con este equipo de trabajo se espera poder lograr con éxito las metas propuestas en el proyecto.

Como se menciona en la parte de Antecedentes de la propuesta, hemos logrado en los últimos siete años desarrollo de celdas solares fotovoltaicas a base de polímeros conductores y de celdas fotoelectrocrómicas con electrolitos poliméricos. Sin embargo, existen diferentes tipos de problemas que impiden un mejor funcionamiento de ambos dispositivos. La contribución científica/ tecnológica que proponemos lograr con la realización de la presente propuesta se basa en los estudios de los mecanismos de transporte y recombinación de cargas tanto en celdas solares fotovoltaicas a base de polímeros conductores como en celdas fotoelectrocrómicas con electrolitos poliméricos. En este proyecto se emplearán técnicas de fotocorriente transitoria y fotovoltaje transitorio para analizar los procesos de recombinación de cargas fotogeneradas en las celdas fotovoltaicas. Se analizará el comportamiento fotovoltaico de las celdas a base de CdS/P3OT o CdS/P3HT en ambientes controlados de oxígeno para evaluar la estabilidad de estas celdas en aire. La introducción de P3HT se debe a que es un polímero conductor que tiene las propiedades optoelectrónicas muy similares a las de P3OT, pero la morfología de películas de P3HT es muy distinta que la de P3OT. Se espera que esta diferencia pueda incidir en la fotocorriente de las celdas correspondientes. Se tomarán medidas experimentales para aumentar el área interfacial entre la película inorgánica (CdS) y la polimérica (P3OT o P3HT) y reducir la recombinación de cargas en la interface de CdS/P3OT o CdS/P3HT por la introducción de modificadores de interface, con el objetivo de aumentar la eficiencia de conversión luz-electricidad de dichas celdas. Por otro lado, se usará la espectroscopía de impedancia electroquímica para estudiar la conducción iónica y almacenamiento de cargas en las interfaces electrolito/electrodo. Se analizará la calidad y estabilidad de las películas de WO3 empleando diferentes técnicas de preparación tales como las de sol-gel y de electroquímica. _x000D_ _x000D_ Otra contribución importante del proyecto es la formación de recursos humanos. Se destaca la participación de dos estudiantes a nivel de doctorado en el proyecto: (1) Hugo J.Cortina Marrero, estudiante del segundo semestre de doctorado en Ingeniería (Energía) de la UNAM con el tema de tesis sobre celdas solares híbridas de CdS/P3OT y/o CdS/P3HT, y (2) Narcizo Mendoza Agüero, estudiante del tercer semestre de doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales del Centro de Investigación de Materiales Avanzados (CIMAV) con el tema de tesis sobre celdas fotoelectrocrómicas con electrolitos poliméricos. Además otro estudiante Edwin Pineda de la O se encuentra en este momento realizando tesis de maestría sobre celdas solares híbridas. Se espera que después de su examen de grado (diciembre de 2009) pueda ser aceptado como estudiante de doctorado en Ingeniería (Energía) de la UNAM. _x000D_