ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES ÓPTICAS DE TiO2 ANATASE DOPADO CON N y F EN BASE A CÁLCULOS DE PRIMEROS PRINCIPIOS

Abstract

El uso de TiO2 en la construcción de celdas solares tiene una severa limitación; su band gap amplio de aproximadamente 3.2 eV que solo le permite absorber radiación en la región ultravioleta (UV) λ<380 nm. Esto reduce gravemente la utilidad de la energía solar al 5 %. En la presente investigación se usó el potencial de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) en el marco de la teoría funcional de la densidad (DFT) implementada en el código WIEN2k que usa las ondas planas aumentadas linearizadas (FP-LAPW) como aproximación de la base para los orbitales de Kohn-Sham, para calcular las propiedades ópticas y estructura electrónica de TiO2 dopado con N y/o F. Se ha observado que la fase anatasa de TiO2 dopada con F, N o el codopado F-N exhibe una disminución en el band gap hasta en un 17% para el dopado con N a una concentración de 10.4 %, y que esta reducción del gap está asociada a la mejor absorción en la zona visible del espectro de los sistemas estudiados. Los resultados indican que TiO2 anatasa dopado en distintas concentraciones puede aumentar la eficiencia de celdas fotovoltaicas y que este aumento en la eficiencia es proporcional a la concentración del elemento dopante para los sistemas monodopados. El codopado, que continuamente es reportado como mejor, en cuanto a la reducción del gap y la absorción de radiación, en comparación con el monodopado, no ha mostrado serlo en el sistema de codopado por sustitución con N y F.