Development of Integrated Devices for Both Photoelectric Conversion and Energy Storage

Abstract

En las últimas décadas, la creciente demanda mundial de energía y el hecho de que los combustibles fósiles son limitados ha fomentado el desarrollo y la investigación de las energías renovables en muchos campos, como la energía solar, el almacenamiento de energía con baterías o supercondensadores y la energía eólica. La combinación de una célula solar con un supercondensador en un solo dispositivo se conoce como foto-supercondensador, recibiendo cada vez más interés en los últimos años por sus múltiples aplicaciones en futuros dispositivos portátiles y su integración en la edificación. Este dispositivo es capaz de generar y almacenar electricidad al mismo tiempo a partir de la energía solar. El objetivo general de la presente Tesis es diseñar, desarrollar y caracterizar un fotocondensador transparente capaz de captar la energía solar, transformarla en electricidad y almacenarla de forma eficiente. En la presente Tesis, se describen y presentan los resultados obtenidos para el desarrollo de dos tipos de fotocondensador. Se ha diseñado, fabricado y optimizado cada uno de los elementos que forman parte del dispositivo. Dicho dispositivo está formado por el fotoánodo como parte generadora de energía combinado con un supercondensador como parte almacenadora de energía. El fotoánodo del primer tipo de dispositivo está compuesto por nanohilos de ZnO sensibilizados con quantum dots (QDs) de sulfuro de plata (Ag2S) y recubiertos por una capa pasivante de sulfuro de zinc (ZnS), crecido sobre un electrodo transparente conductor, habiéndose usado FTO comercial para el primer dispositivo y una capa delgada de GIZO sintetizada en nuestro laboratorio para el segundo fotocondensador. Ambos dispositivos se han combinado con el supercondensador compuesto por un electrolito iónico conductor ([HEMIm][BF4]/PVP) y electrodos de polímero conductor de PEDOT.