Random walk numerical simulation of electron dynamics in solar cells based on disordered materials

Abstract

El objetivo fundamental de mi tesis es el estudio teórico de semiconductores desordenados utilizados en celdas solares de nueva generación mediante Simulación Numérica de Marcha Aleatoria (RWNS). Principalmente, esta tesis tiene como objetivo discernir los mecanismos de transporte y recombinación que tienen lugar en una Celda Solar Sensibilizada con Colorante (DSC). En primer lugar, se pretende llevar a cabo un análisis del comportamiento del coeficiente de difusión electrónico en función del nivel de Fermi y de la temperatura asumiendo una probabilidad de transferencia electrónica entre estados localizados dada por el modelo de Hopping. En segundo lugar, se llevará a cabo un análisis tanto la vida media como la longitud de difusión electrónicas en presencia de una probabilidad de recombinación independiente de la energía. Finalmente, también en el contexto de las celdas DSC, se realizará un estudio más amplio del origen de la recombinación no lineal. El papel que desempeña la morfología del electrodo fotoactivo de una celda solar nanoestructurada en general será también estudiado como parte la tesis doctoral. La intención sería realizar un estudio de la dependencia de la eficiencia de recolección con el grado de orden inducido externamente en la dirección perpendicular al electrodo teniendo en cuenta varios grados de iluminación y diversas probabilidades de recombinación. Esto serviría para discernir en qué circunstancias es beneficioso trabajar con electrodos ordenados y en qué casos no. Por último, se pretende desarrollar un modelo para heterouniones entre semiconductores desordenados. Este modelo tendría como objetivo explicar ciertas evidencias experimentales encontradas en celdas solares tanto inorgánicas (celdas solares ETA) como orgánicas (celdas solares BHJ).