Longitud de onda (nm)

Desarrollo de herramientas didácticas para motivar el aprendizaje autónomo de la Física General Células solares Un material que se está utilizando es el óxido de
titanio (TiO2), cuyo bandgap es EgTiO2 = 3,2 eV.
Para sensibilizarlo, se combina con un colorante con
Egdye = 2,4 eV y con otro semiconductor, CsSnIn3,
con EgCSI = 1,3 eV.
a) Obtener las frecuencias umbral para cada uno
de estos materiales
b) El espectro de la radiación solar que llega a la superficie terrestre es el mostrado en la
figura de más abajo. Indicar el rango que se aprovecha con cada uno de los materiales.
Longitud de onda (nm)
Solución
a) La energía mínima que deben tener los fotones que componen la radiación para excitar
los electrones hasta la banda de conducción es la energía del bandgap. Por tanto, este
parámetro nos dará una cota máxima para las longitudes de onda aprovechables, las
longitudes de onda umbral:
Eg  hf min  h
c
max
 max 
hc
Eg

 max,TiO 2  387,5 nm ; max,dye  516.7 nm ; max,CSI  953,8 nm
b) El rango aprovechable será desde el ultravioleta (en el gráfico, unos 250 nm) hasta la
longitud de onda máxima en cada caso.
Proyecto de Innovación y Mejora de la Calidad Docente (UCM 2012/2013, PIMCD 81) 1 Desarrollo de herramientas didácticas para motivar el aprendizaje autónomo de la Física General TiO2 Longitud de onda (nm) Dye CSI Longitud de onda (nm)
Longitud de onda (nm)
Como se ve, si sólo se utiliza el TiO2, se aprovecha muy poco de la radiación, por lo que se
utilizan otros materiales sensibilizadores con mayor bandgap para aprovechar todo el espectro
visible y parte del infrarrojo y hacer así más eficiente la célula solar.
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