Synthesis and Characterization of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide and its Use in Flexible Photovoltaic Cells

Hurtado Morales, Mikel Fernando
Coronas Ceresuela, Joaquín (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2013

Máster Universitario en Materiales Nanoestructurados para Aplicaciones Nanotecnológicas (Nanostructured Materials for Nanotechnology Applications)

Resumen: El óxido de grafeno (OG) y el óxido de grafeno reducido (OGR) fue sintetizado empleando el método de exfoliación por oxidación exhaustiva o método de Hummers, empleando grafito de partida comercial tipo UF4 (>10 μm) y grafito triturado por molienda tipo GR5 (< 5 μm). Las imágenes por SEM permiten distinguir, que a pesar de que las partículas de GR5 son más pequeñas que las tipo UF4, el OG y el OGR resultantes de las partículas GR5 son mucho más grandes que el OG y OGR de tipo F4, formando material laminar con áreas de hasta 0.5 μm x 1.0 μm. La caracterización por TEM muestra que tanto el OG y el OGR provenientes del GR5, presentan partículas en monocapa, comportamiento que permite tener buenas propiedades eléctricas comparadas con el OG y el OGR tipo UF4. El análisis de difracción de rayos-x DRX, corrobora que el OG GR5 después del proceso de reducción con hidracina permite la obtención de laminas de grafeno individuales altamente orientadas. Sin embargo, hay zonas del material donde se encuentran partículas con varias capas siendo un material no homogéneo. Espectroscopía FTIR y de absorción UV fueron empleadas para corroborar la presencia de grupos funcionales. La resistencia de hoja es 0,028 kΩ/cuadrado en PET, comparado con 0.160 kΩ/cuadrado en vidrio, siendo este material el más apropiado para ser empleado como contra-electrodo en células solares sensibilizadas con colorantes o tipo Grätzel, sí es comparado con el OGR, el cual es 0.391 kΩ/cuadrado en PET y 0.413 kΩ/cuadrado en vidrio. En condiciones estándar de iluminación se alcanzo una eficiencia de conversión igual a 0.25% (una capa de TDBR) para una célula tipo PET/TiO2/TBDR/(I2/I-3)/GO/PET y una eficiencia de 0.20% (tres capas de TDBR) para una célula tipo PET/TiO2/TBDR/(I2/I-3)/RGO/PET. Las suspensiones de OG y OGR obtenidas son bastante estables en agua, evitándose el proceso de precipitación; siendo estas suspensiones de bastante interés para la industria de semiconductores impresos en sustratos flexibles.

Palabra(s) clave (del autor): flexible devices, grätzel cell, graphene oxide, reduced graphene oxide

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master