La presente propuesta tiene como el propósito principal el desarrollo de nanocompositos o materiales compuestos nanoestructurados de semiconductores inorgánicos con polímeros conductores para su aplicación en celdas solares fotovoltaicas. Este desarrollo se llevará a cabo bajo la responsabilidad de la Dra. Hailin Zhao Hu del Centro de Investigación en Energía de la UNAM con la participación activa de su postdoctorante y sus estudiantes de doctorado y maestría, así como la colaboración con dos profesoras externas: la Dra. Ma.Elena Nicho Díaz de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEMor) y la Dra. Mérida Sotelo Lerma de la Universidad de Sonora (UNISON). Los materiales específicos a desarrollar en este proyecto son: nanopartículas de sulfuro y selenuro de cadmio (CdS y CdSe) sintetizados por síntesis de solución química o por micro-ondas. En el caso de síntesis química, los parámetros de síntesis a estudiar son: composición y temperatura de la solución, concentración de soluciones, diferentes fuentes de sales de cadmio y sulfuro, y el tiempo de reacción. En el caso de la síntesis por micro-ondas, las variables son el tipo de solvente, la composición de la solución, la concentración de la solución, el tiempo y la temperatura de reacción, etc. Se mezclarán las nanopartículas de CdS o CdSe con la solución de poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) para formar capas activas de celdas solares fotovoltaicas. Se estudiará el fenómeno fotovoltaico de éstas como función de la síntesis y preparación de las nanopartículas mencionadas. Los posibles beneficios de la realización del presente proyecto son: (1) generación de conocimientos básicos en la síntesis y caracterización de nanopartículas de CdS y CdSe por métodos de síntesis química y de micro-ondas; (2) generación de conocimientos básicos en la preparación y caracterización de nanocompositos de CdS y CdSe con P3HT; (3) generación de conocimientos básicos en fenómenos fotovoltaicos de celdas solares híbridas preparadas con tecnología de bajo consumo energético; y (4) intensificación de colaboración entre profesores -investigadores de distintas especialidades y provenientes de distintas universidades. Los resultados de la realización de este proyecto incluirán los artículos de investigación publicados/aceptados en revistas indizadas de circulación internacional con estricto arbitraje, y la formación de maestros y doctores tanto en áreas de síntesis de semiconductores inorgánicos nanoestructurados (Ciencia e Ingeniería de Materiales) como en la preparación y caracterización de celdas solares flexibles con materiales orgánicos-inorgánicos (Ingeniería en Energía).

A través de una colaboración estrecha entre profesores-investigadores con diferentes especialidades y de diferentes universidades, es posible lograr resultados importantes en los siguientes temas de investigación: (1) Morfología, impurezas, tamaño promedio, estructura cristalina y propiedades ópticas (ancho de banda) de nanopartículas de CdS, CdSe y CdSe-CdS núcleo-coraza, sintetizadas por síntesis químicas sin acomplejantes o por método de micro-ondas. (2) Morfología y microestructura de capas activas de nanocompositos de CdS y CdSe con P3HT como función de diferentes tipos de nanopartículas semiconductoras, el proceso de secado y tratamiento térmico de las capas activas, etc. (3) Propiedades fotovoltaicas de celdas de CdS:P3HT, CdSe:P3HT, CdSe-CdS:P3HT en función de las condiciones de síntesis y preparación de las capas activas, estudiadas con las técnicas de fotocorriente vs. voltaje aplicada, eficiencia cuántica, fotocorriente y voltaje transitorios, etc. Los resultados obtenidos son de carácter de ciencia básica-aplicada, que serán organizados en artículos de investigación original para ser considerados de su publicación en revistas de circulación internacional con estricto arbitraje, que pueden ser: Solar Energy Materials and Solar Cells, Solar Energy, Materials Science and Engineering B, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, etc. Cabe señalar que los temas de investigación arriba mencionados son también parte de las tesis de maestría y doctorado de los estudiantes participantes, y ellos serán los co-autores de los artículos de investigación generados en este proyecto. Lo más importante es la formación de recursos humanos durante el desarrollo del presente proyecto. Los estudiantes participantes serán, en un futuro cercano, especialistas en temas relacionados con la síntesis de nanopartículas de semiconductores inorgánicos y celdas solares híbridas.