Óxido de cobre entintado con colorante obtenido del hongo lactarius índigo para la producción de energía

Abstract

En el presente trabajo se reportan los resultados obtenidos de realizar una serie de caracterizaciones a un electrodepósito de cobre sobre óxido de estaño dopado con indio (ITO), entintado con colorante natural extraído del hongo lactarius indigo, para su uso en celdas solares tipo Gratzel. Comenzando desde la parte electroquímica del depósito, que se refiere a las técnicas de voltamperometría cíclica y cronoamperometría, para lo cual se utilizó un electrolito compuesto de 0.1 M ácido nítrico (HNO₃) y 0.5 M sulfato de cobre (CuSO₄), esta solución se preparó para los depósitos de cobre sobre el ITO. Para la parte de voltamperometría cíclica se realizaron a diferentes velocidades de barrido obteniendo así la zona de reducción que es la zona para realizar el depósito entre los potenciales de –100 a –500 mV, de los cuales se tomaron intervalos de 20 en 20 mV para realizar la cronoamperometría partiendo de los –200 mV hasta llegar a los –500 mV. Después, se realizó el depósito a –440 mV, una vez obtenidos los depósitos se lavaron con agua desionizada y se sometieron a tratamiento térmico de 30 min a 100 °C. En cuanto a la obtención del colorante del hongo Lactarius Indigo se obtuvo por medio de maceración, en cuanto se obtuvieron los hongos se deshidrataron al sol, una vez completamente seco se guardaron en envases de vidrio lejos de la luz, posteriormente los hongos se trituraron con 20 ml de etanol hasta obtener un líquido, se vacío el líquido haciéndolo pasar por un filtro de fibra de vidrio de 10 μm, una vez obtenido el filtrado se colocó en un frasco color ámbar y se guardó en el refrigerador a una temperatura de 5 °C aproximadamente y se guardó así hasta su uso. Para el entintado lo que se realizó fue verter en una caja Petri colorante hasta cubrir el ITO una vez realizado esto se procedió a sellar la caja Petri y meterla en el refrigerador para el entintado, los tiempos se estimaron a partir de los 30 min hasta 8 horas. Una vez obtenidos los depósitos entintados se le realizaron caracterizaciones la inicial fue obtener ultravioleta-visible (UV-vis) del colorante puro, y posterior se les realizó la misma prueba al óxido entintado. La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) también fue realizada a las muestras, infrarrojo transformada de Fourier (FTIR) y microscopia electrónica de barrido (SEM), para caracterizar las propiedades del material para su aplicación, adicional se obtuvieron los valores del band gap para las películas de óxido de cobre. De lo anterior se obtuvo que el colorante ayuda a aumentar la absorción de luz y disminuye el valor del band gap, el infrarrojo muestra la presencia de óxido de cobre y el colorante el cual tiene presencia de grupos O-H, C=C y C=O, lo que indica que el colorante si pertenece al grupo de carotenoides. El SEM mostró un depósito uniforme con partículas esféricas en su mayoría, así como la presencia del colorante haciendo las muestras más brillosas, y en cuanto a la EIS muestra que en cuanto más colorante tenga la muestra la resistencia a la transferencia de carga es menor.