Efecto del dopaje p y n en las propiedades del B-y CsSnI3 para su aplicación en generadores termoeléctricos
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Universidad Autónoma de Baja California.
Resumen
Los materiales termoeléctricos han sido estudiados por alrededor de 200 años. No obstante,
no hemos sido capaces de lograr su aplicación a gran escala, tanto en generación eléctrica como
en enfriamiento de estado sólido. Su increíble naturaleza les permite la conversión de calor en
electricidad, y viceversa. La calidad de un material termoeléctrico está determinada por sus
propiedades eléctricas y térmicas; estas son la conductividad eléctrica, coeficiente de Seebeck,
conductividad térmica y su potencial de generación eléctrico con base en una diferencia de
temperatura.
En esta tesis, simulamos las propiedades termoeléctricas del CsSnI3. De entre los materiales
de interés se incluyen los compuestos tipo p y n: CsSn0.75B0.25I3 y CsSn0.75Sb0.25I3. De esta forma,
se analizan las propiedades termoeléctricas del CsSnI3 al doparlo con átomos de B y Sb. Al doparlo
con estos elementos nos enfocamos en favorecer la movilidad y número de portadores de carga,
ya sean electrones o huecos. En consecuencia, causando un incremento en la conductividad
eléctrica y el factor de potencia termoeléctrico del CsSnI3.
Con base en los resultados de las simulaciones, los compuestos óptimos fueron sintetizados
en los laboratorios del Instituto de Energías Renovables – UNAM. Como parte de los resultados
más importantes, mostramos que es posible reproducir valores experimentales como el band gap
y potencia termoeléctrica del CsSnI3 mediante el uso de marcos de referencia puramente teóricos;
esto nos permitió extrapolar nuestro método de análisis a los compuestos dopados y ofrecer, de
este modo, un nuevo entendimiento del comportamiento de este material y los efectos,
inexplorados al momento, del B y Sb en la estructura del CsSnI3.
Si bien, los resultados teóricos predicen un mayor incremento en la generación de potencia
termoeléctrica al dopar la estructura con Sb, tipo n (en comparación con el dopado con B, tipo p).
Al comparar los resultados teóricos con los experimentales encontramos una sobre estimación de
estos. Sin embargo, es importante notar que esto se ha presentado anteriormente en otros estudios.
La evidencia conduce a pensar que esto no se debe a un error de los métodos teóricos sino a la
posible degradación de las muestras originadas por la manipulación y exposición al ambiente
durante el proceso de caracterización. Estos mecanismos se encuentran descritos en la sección
Introductoria y en el Análisis de resultados.
Finalmente, la implementación del modelo de masa efectiva nos permitió concluir que las
posibilidades de mejora del CsSnI3, y sus variantes dopadas, no han sido agotadas; por lo que se
propone en trabajos futuros realizar un estudio en estructuras con un porcentaje de dopaje menor.
Descripción
Palabras clave
Termodinámica||Tesis y disertaciones académicas||lemb Termodinámica Problemas, ejercicios, etc||Tesis y disertaciones académicas||lemb Termodinámica: modelos matemáticos||Tesis y disertaciones académicas.